DNA计算机成果登上《自然》，樊春海院士新年大会演讲激励青少年

2023年最后一天晚上，上海科技馆等主办的“科学新年大会·科创校长空间站”活动在上海自然博物馆（上海科技馆分馆）举行，为现场观众和Bilibili用户带来了科普盛宴。中国科学院院士、上海交通大学上化学化工学院院长樊春海教授做了关于“DNA计算机”的演讲。未来，如果这种计算机研发成功，仅200公斤DNA（脱氧核糖核酸）就能存储整个世界的数据（约440万亿亿字节）。这一诱人的前景，激励青少年学好科学知识，长大后投身科研事业。

刚刚过去的一年，“科创校长空间站”在上海自然博物馆、上海天文馆、上海展览中心、徐家汇书院、晶城中学等地举办了9场活动，邀请到包括诺贝尔奖得主、中国科学院院士、教育家、人文艺术家等34位嘉宾，联动全市16个区教育局及教育主管部门，吸引了上海中小学、科创企业、社会机构等不同主体参与，共同探讨校外科创教育“如何在科学教育领域做加法”。

“科创校长空间站”年度颁奖仪式在上海自然博物馆举行。

“科学新年大会·科创校长空间站”活动上，樊春海、徐星两位中国科学院院士，月球及火星探测器副总设计师贾阳研究员，复旦大学类脑智能科学与技术研究院院长冯建峰，复旦大学文科特聘资深教授葛剑雄，上海市教育学会会长尹后庆等科学家、人文教育家进行了科技与人文的跨界交流。上海交通大学医学院遗传研究所所长曾凡一，健康科普脱口秀达人曹鹏、黄翔等嘉宾通过脱口秀、实验表演、音乐奏唱等多种形式讲述科学故事，展示科技创新。

生物细胞里的DNA能存储信息，还有望做成计算机？樊春海院士的演讲令人眼界大开。1994年，图灵奖得主伦纳德·阿德曼提出了利用DNA碱基互补配对原则来发展生物计算的构想，成为“DNA计算机”的先驱。樊春海解释，DNA由4种碱基构成，它们是腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T）和胞嘧啶（C）。AGTC这4种碱基遵循“沃森-克里克配对原则”，即A只与T配对，G只与C配对。

众所周知，计算机采用二进制，所有计算机数据的背后都是0和1。而未来的“DNA计算机”采用四进制，所有数据的背后都是AGTC。这意味着，DNA分子是由4个字母组成并且可以编码的分子信息材料。

樊春海院士在“科学新年大会”上演讲。

这种可存储数据的分子材料有巨大的应用潜力。根据理论推算，50克DNA就能存储1000万块硬盘中的信息。“通过DNA存储，有望把数据存储的容量极限提升7个数量级。”樊春海告诉听众，全世界现有约440万亿亿字节的数据，只需200公斤DNA就能把它们全部存下来。

演讲中，这位“70后”院士介绍了他和同事在这个前沿科技领域取得的进展。去年9月，他与王飞副教授团队的论文登上《自然》杂志，他们研发了一种支持通用性数字计算的DNA可编程门阵列，可通过分子指令编程的方式实现通用数字DNA计算，并构建了无衰减大规模液相分子电路。

这项研究成果突破了DNA分子计算在电路规模和电路深度的瓶颈，首次在实验条件下展示了包含30个逻辑元件、500条DNA链的电路规模。未来，“DNA计算机”能否研发成功？樊春海院士的演讲激励青少年长大后投身这个领域，把科学家上世纪的梦想变成现实。

上海科技馆馆长倪闽景表示，2024年，“科创校长空间站”将继续发挥科普场馆的平台纽带功能，更好地联动学校和场馆，为青少年提供更优质的科创资源。