“分子计算”是使用单个分子构建计算机程序。一些科学家现在试图用试管、液体甚至活细胞来取代硅芯片，而不是在传统计算机上运行软件。根据加州大学戴维斯分校网站报导，该校计算机科学系在研究分子计算的理论模型，在数学上探索分子工程的基本能力和局限性，并与有关实验室合作，使用实际化学品将这些理论想法变为现实。

“分子计算”研究的一个最新成果是英国曼彻斯特大学的“分子计算机”。2022年11月3日，CACM（美国计算机学会通讯）以《“分子计算机”的科幻梦越来越真实（The Sci-Fi Dream of a ‘Molecular Computer’ Is Getting More Real）》为题报导：分子计算机就像核糖体一样工作，指令将被编码在一个分子上，另一个分子将读出它们或解释它们。

报导说：英国曼彻斯特大学的有机化学家David Leigh梦想制造一台小型机器。真的很小，很微小的东西，或者更像是…分子。“像我这样的化学家已经致力于将分子转化为机器大约25年了，”Leigh说，“当然，这是建立在前人工作的基础上的。”

1936年，英国数学家艾伦·图灵（Alan Turing）设想了一种能够执行任何精确编码算法的自主机器。假设的机器将读取一条点缀着符号的磁带，当按顺序解释时，将指示机器采取行动。它可以转录、翻译或计算——将代码转换为消息，或将数学问题转换为答案。图灵机是现代计算机的预言性愿景。虽然您的笔记本电脑不依赖磁带来运行程序，但它背后的理念是相同的。“这为现代计算奠定了基础，”Leigh说。

在最近发表在《自然》杂志上的一项研究中，Leigh的团队将信息块编码在一个分子（“磁带”）上，并设计另一个分子（“磁头”）沿其滑动。当“磁头”沿着“磁带”移动扫描特定信息块时，它都会扭曲成可预测的形状。这使得团队能够根据磁头形状的变化来解释磁带上的信息，从而读取其代码。

Leigh的团队为这项研究设计的分子磁带，与我们在计算中习惯的二进制位有所不同，后者可以是0或1。而分子磁带上的每个信息块都以三元代码编写，取值 -1、0 或 +1。他们之所以这样选择，是因为读头的物理特性。当读头在 -1 时，它会以可预测的方式扭曲。当读头在被视为 +1 的部分时，它会以相反的方式扭曲。对于 0，没有扭曲。

然后，如果你在分子机器阅读时向它发光，那么三种扭曲中的每一种都会以一种独特的方式扭曲光线。科学家们能够通过读取这种光，来跟踪磁头如何改变其形状。最终结果表明，他们发现了可以利用物理和化学的基本过程，在分子水平上传递信息。“很明显，这是可能的，”Leigh说，“因为已经有了生物学的工作例子”。大自然赋予了每一种生命形式图灵机的版本：核糖体。没有它们，地球上的任何生命都无法运作。