第四十二章 DNA計(jì)算機(jī)

　　半個(gè)月后，

　　3號(hào)樓503寢室的就寢率直降為零。

　　因?yàn)榘_(dá)否也終于開(kāi)始夜不歸宿了。

　　易天霖本就神出鬼沒(méi)。自上次外場(chǎng)試驗(yàn)失敗后，便一頭扎進(jìn)實(shí)驗(yàn)室里，試圖將他的燙手大腸桿菌提升一個(gè)檔次，進(jìn)化為烈焰大腸桿菌。

　　盧赫自打下了定了決心后，經(jīng)常在實(shí)驗(yàn)室抱著鋅指平臺(tái)睡到后半夜，把結(jié)果做完電泳之后，再回寢室睡一個(gè)不超過(guò)3個(gè)小時(shí)的回籠覺(jué)。

　　于是艾達(dá)否經(jīng)常獨(dú)享一個(gè)二十多平米的大單間，一人霸占三張椅子，半躺著對(duì)著三個(gè)屏幕敲敲打打。有時(shí)是在世界第一程序員交友平臺(tái)gayhub上攢綠格子；有時(shí)是接下了幾個(gè)私活，用和他同名的小軟件，反編譯幾個(gè)小程序，掙點(diǎn)零花錢(qián)；而更多的時(shí)候，則是徜徉在游戲的海洋里。

　　每每看到盧赫披著月光進(jìn)門(mén)，或者頂著白露出門(mén)，他都要嘲諷一句：

　　“卷王！”

　　而如今，他卻成為了503乃至全學(xué)院的卷中卷中卷中卷。

　　這天，盧赫又一次披星戴月地返回寢室，半路上看見(jiàn)隔壁計(jì)算機(jī)學(xué)院院樓的小廣場(chǎng)里，半人多高的茂盛萬(wàn)年青上，飄著一個(gè)人頭。

　　那人頭緩緩地沿著綠化帶，從南飄到北，又從北飄到南。如此反復(fù)幾趟，然后越飄越遠(yuǎn)，直至只露出頭頂上幾縷被風(fēng)掀起的頭發(fā)。伴隨著噗通一聲，人頭徹底消失在視線(xiàn)。

　　盧赫連忙上前查看，發(fā)現(xiàn)艾達(dá)否正跪拜在花壇中央的銅制的艾倫·麥席森·圖靈的全身雕像前。

　　他悄聲走到艾達(dá)否身后，把手從衣兜里抽出，輕撫對(duì)方的肩膀，“平身?！?p>　　艾達(dá)否被驚得一得瑟，轉(zhuǎn)頭發(fā)現(xiàn)是盧赫，便立刻起身照著盧赫的屁股揣了一腳，“瞅你那揍性，竟敢占我便宜。你腦袋里有哏丘還是咋地，大半夜的不睡覺(jué)，到處瞎轉(zhuǎn)。”

　　“你腦子才有毛病。”盧赫連連躲閃，“閑得沒(méi)事拜那玩意兒干啥，知道那位神死得有多慘嗎？不如去拜數(shù)學(xué)院的那尊祖沖之。”

　　“祖沖之太遠(yuǎn)了，懶得走過(guò)去?！卑_(dá)否抬腳又踢了個(gè)空，“讓你侮辱我偶像?！?p>　　兩人嬉鬧地繞著花壇追逐了兩圈，隨后一同癱在長(zhǎng)椅上喘氣發(fā)呆。

　　“老艾，說(shuō)正經(jīng)的，你最近抽什么風(fēng)，怎么突然就那么卷？”盧赫從背包中掏出一瓶礦泉水，咕咚灌了一口。

　　艾達(dá)否仰面望著天空上的半輪月，砸了砸嘴，“我遇見(jiàn)難事了。DNA計(jì)算機(jī)聽(tīng)說(shuō)過(guò)沒(méi)？”

　　“什么玩意兒？”盧赫被水嗆了一口。

　　“DNA計(jì)算機(jī)，這是我的研究方向?！卑_(dá)否的臉上閃過(guò)一絲得意，“我告訴這東西可牛了，理論上與量子計(jì)算機(jī)比肩，可以解決NP完全問(wèn)題?！?p>　　“噗。”盧赫聽(tīng)后嘲諷道，“民科?！?p>　　艾達(dá)否被激得起身坐直，正言道：“你知道什么是NP完全問(wèn)題嗎？”

　　“知道啊?！北R赫把水瓶擰好，捏在手里心不在焉地晃著，“如果一個(gè)問(wèn)題可以在多項(xiàng)式時(shí)間內(nèi)猜出它的一個(gè)解，那它就是NP問(wèn)題。如果一個(gè)NP問(wèn)題可以被其它所有NP問(wèn)題約化到，那么它就是一個(gè)NP完全問(wèn)題?！?p>　　艾達(dá)否聽(tīng)后，連忙豎起大拇指，“牛啤啊，你還知道多項(xiàng)式時(shí)間和約化？”

　　“切?！北R赫得意地?fù)P起下巴，“多大點(diǎn)事兒，當(dāng)誰(shuí)沒(méi)編過(guò)程似的。不就是時(shí)間復(fù)雜度里的n出現(xiàn)在底數(shù)位置嗎？非得給人重起個(gè)名叫多項(xiàng)式時(shí)間，故弄玄虛?！?p>　　“至于約化，不就是解決不了一個(gè)問(wèn)題，就繞過(guò)它，去研究一個(gè)更復(fù)雜的問(wèn)題，對(duì)其進(jìn)行降維打擊嗎？舉個(gè)例子，你腦子不好使死活解不出一元一次方程，靈機(jī)一動(dòng)想出了個(gè)點(diǎn)子：

　　既然我解不出一元一次的，那我干脆去研究二元一次的。一旦我把二元一次的給解出來(lái)，那一元一次的就該像喝水一樣簡(jiǎn)單了。”

　　“至于你說(shuō)得什么NP完全問(wèn)題，那不就是以多項(xiàng)式時(shí)間作為上限，無(wú)限去做約化。我解不出一元一次的，我就去解更復(fù)雜的二元一次；解不出二元一次，就去解更復(fù)雜的三元一次。

　　這樣無(wú)限套娃下去，約化到一個(gè)無(wú)限復(fù)雜的問(wèn)題，你拍著胸脯說(shuō)：嘿，只要把這道題解出來(lái)，世界上所有問(wèn)題就都難不倒我了！”

　　盧赫說(shuō)完，右手搭在艾達(dá)否肩膀上，左手指著天空：“老艾啊，哥送你一句話(huà)：仰望星空，腳踏實(shí)地。左腳蹬右腳永遠(yuǎn)都上不了天?！?p>　　艾達(dá)否聽(tīng)后不屑地笑了笑，“你可去拉倒吧，你個(gè)思想落伍的保守分子。DNA計(jì)算機(jī)是怎么工作的你知道嗎？”

　　“怎么工作的??？”盧赫來(lái)了興致。

　　艾達(dá)否一臉認(rèn)真地娓娓道來(lái)：

　　“你知道哈密頓問(wèn)題嗎？圖論里面的最著名難題。不知道也沒(méi)關(guān)系，給你簡(jiǎn)單點(diǎn)描述一下：

　　假如你是一個(gè)時(shí)間管理大師，同時(shí)交往著5的女朋友，這些女朋友分布在5個(gè)不同的城市。有一天，你被老板派到另一個(gè)城市出差。好巧不巧，在那個(gè)城市你一個(gè)女朋友都沒(méi)有，而你非常想念她們，想借著公費(fèi)出差的機(jī)會(huì)，把這5個(gè)女朋友都見(jiàn)一遍。

　　由于經(jīng)費(fèi)有限，你又很摳門(mén)不想多掏機(jī)票錢(qián)，所以每個(gè)城市只能去一次。同時(shí)這些城市之間又不全部都有雙向直飛航線(xiàn)，你該怎么做呢？

　　你可以想想，但我告訴你不論你怎么想都沒(méi)用。因?yàn)檫@類(lèi)問(wèn)題的解法只有一個(gè)，那就是試！和我們暴力破解密碼一樣，一個(gè)一個(gè)試！

　　進(jìn)一步的，如果你不只五個(gè)女朋友，而是有50個(gè)、500個(gè)、5萬(wàn)個(gè)、無(wú)窮個(gè)，你該怎么辦？”

　　盧赫對(duì)著艾達(dá)否逐漸由認(rèn)真轉(zhuǎn)為嬉笑的臉，思索片刻，答道：“我覺(jué)得這個(gè)問(wèn)題我不需要考慮。5個(gè)女朋友大眼一瞅在紙上畫(huà)畫(huà)也就出來(lái)了，如果再多，我肯定會(huì)先死在床上?！?p>　　“你個(gè)死變態(tài)?！卑_(dá)否一臉嫌棄道：

　　“很難對(duì)吧？這其實(shí)是一個(gè)時(shí)間復(fù)雜度為n!的問(wèn)題，也就是說(shuō)，如果你有n個(gè)女朋友，就要嘗試n的階乘次。如果你女朋友多達(dá)萬(wàn)個(gè)，就算是擁有4萬(wàn)個(gè)核心天河三號(hào)，也要算到你年過(guò)花甲。

　　可這個(gè)問(wèn)題對(duì)于DNA計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，卻是小菜一疊。它是這么算的：

　　假如你現(xiàn)在剛見(jiàn)完1號(hào)女朋友，準(zhǔn)備奔赴到2號(hào)的懷抱。那么你離開(kāi)1號(hào)女朋友的行為，就被編碼為ACAC；奔赴2號(hào)女朋友的行為，被編碼為GTGT。把這兩串編碼合起來(lái)，ACACGTGT就代表你從1號(hào)到2號(hào)的路徑。

　　接下來(lái)，你見(jiàn)完了2號(hào)女朋友，又匆匆趕往3號(hào)。這個(gè)過(guò)程可以再用編碼表示為T(mén)CTCAGAG。

　　也就是說(shuō)，8個(gè)堿基就可以用來(lái)表示你和其中一個(gè)女朋友從見(jiàn)面到拜拜的全過(guò)程。這個(gè)時(shí)候你肯定就要問(wèn)了，我要你規(guī)劃一條連續(xù)的路徑，可ACACGTGT、TCTCAGAG是分離的兩條鏈，這還怎么能玩兒的下去？

　　很簡(jiǎn)單嘛，堿基對(duì)是可以互補(bǔ)的。你再找一條CACAAGAG，不就可以跟膠水一樣，把那兩條毫不相關(guān)的鏈給粘起來(lái)了嗎？

　　接下來(lái)的事情就更簡(jiǎn)單了。你有幾個(gè)女朋友，就用幾串8位編碼來(lái)表示和她們的見(jiàn)面和拜拜的過(guò)程。然后你把你的女朋友和膠水都合成一下，擴(kuò)增個(gè)幾萬(wàn)億條，放在一起，養(yǎng)蠱。

　　根據(jù)堿基配對(duì)原則，膠水分分鐘就能發(fā)揮作用，把各種女朋友給粘起來(lái)。這個(gè)時(shí)候，你會(huì)得到幾萬(wàn)億條路徑。這就是路徑遍歷的所有結(jié)果。

　　那你又要問(wèn)，我怎么把最省錢(qián)的那一條路徑給篩選出來(lái)呢？

　　這也很簡(jiǎn)單，你的起點(diǎn)和終點(diǎn)是固定的。只要拿起點(diǎn)和終點(diǎn)作引物，擴(kuò)增一下，起終點(diǎn)正確的路才能被擴(kuò)增，不正確的會(huì)被逐漸稀釋掉。至于有些路徑上，你少見(jiàn)了幾個(gè)女朋友，或者重復(fù)多見(jiàn)了幾個(gè)女朋友，這些鏈的長(zhǎng)度肯定是不對(duì)的。

　　最終，你把它們電泳一下，鏈長(zhǎng)的和鏈短的分開(kāi)，挑出長(zhǎng)度剛好的鏈，測(cè)個(gè)序，答案不就出來(lái)了嗎？”

　　艾達(dá)否說(shuō)完，搶過(guò)盧赫手里的水，猛灌了幾口，“要知道，1克的DNA可以存儲(chǔ)215PB的數(shù)據(jù)，相當(dāng)于2億部小電影。這還不算完，由于堿基配對(duì)的速度不慢，這215PB可以直接當(dāng)作內(nèi)存用，有幾條鏈就相當(dāng)于有幾個(gè)線(xiàn)程并行運(yùn)行。

　　有個(gè)神仙已經(jīng)設(shè)計(jì)出了多項(xiàng)式時(shí)間的、基于DNA算法的NP完全算法，只不過(guò)減少時(shí)間復(fù)雜度的時(shí)候，犧牲掉了空間復(fù)雜度。這個(gè)算法實(shí)現(xiàn)起來(lái)，需要有指數(shù)數(shù)量的編碼方式，和巨額的存儲(chǔ)空間。

　　可這些對(duì)DNA來(lái)說(shuō)都是灑灑水，剛才都說(shuō)了，DNA的存儲(chǔ)效率極高。因此，DNA解決NP完全問(wèn)題，指日可待！”

　　盧赫聽(tīng)后連連拱手稱(chēng)贊道，“厲害，厲害。不過(guò)我有個(gè)問(wèn)題，你剛才說(shuō)的那個(gè)哈密頓路徑算法，頂多就是個(gè)算法，它有邏輯判斷能力嗎？它算個(gè)哪門(mén)子計(jì)算機(jī)呦？”

　　艾達(dá)否擰緊瓶蓋，把水瓶仍會(huì)盧赫懷里，“你還真是瞎狗端星星——死活看不出個(gè)樣兒來(lái)。我就是給你舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，至于邏輯判斷，不就是幾個(gè)通用邏輯門(mén)的組合嗎？

　　與、或、非、與非、或非等通用邏輯門(mén)都已經(jīng)被設(shè)計(jì)出來(lái)了。實(shí)際上，只要與非或者或非，所有的邏輯門(mén)就都可以實(shí)現(xiàn)?！?p>　　“呵呵?！北R赫細(xì)品了一下艾達(dá)否的話(huà)，品出了他正極力掩飾的東西，幽幽開(kāi)口道：“門(mén)都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了，可為什么這種神仙東西卻遲遲不面世？”

　　艾達(dá)否的氣勢(shì)瞬間萎了下來(lái)，“因?yàn)檫€有點(diǎn)問(wèn)題。你知道鏈置換過(guò)程吧，兩條互補(bǔ)鏈相遇就會(huì)立刻粘起來(lái)，不管兩條鏈一不一樣長(zhǎng)，先粘起來(lái)再說(shuō)。就好比你找女朋友，一見(jiàn)鐘情一般都是很難的，肯定是遇到合適的，就先談起來(lái)再說(shuō)。

　　可是如果日后遇到更合適了的呢？我想以你的人品，肯定會(huì)毫不猶疑地把原來(lái)那位甩掉，然后和更合適的談。DNA也一樣，如果基鏈遇到了更搭配的互補(bǔ)鏈，就會(huì)通過(guò)鏈置換原理把當(dāng)前的互補(bǔ)鏈踢掉，換成更匹配的一條。

　　比如與門(mén)，它的實(shí)現(xiàn)過(guò)程就是先給一條基鏈上貼上一條互補(bǔ)鏈，然后再給它兩條更搭配的置換鏈，把原來(lái)那條互補(bǔ)鏈給擠出去。這樣，兩條置換鏈為輸入真，原互補(bǔ)鏈為輸出真，就形成了一個(gè)基本的計(jì)算單元：與門(mén)?！?p>　　“你大爺?shù)木垢屹|(zhì)疑我的人品，你不了解我，我可是很專(zhuān)一的一個(gè)人?！北R赫拿起懷里的水瓶，猛地砸向艾達(dá)否，“還有，你這是什么破爛與門(mén)，那輸入鏈和輸入鏈都是基鏈的一部分互補(bǔ)鏈，二者這么相似，你這計(jì)算單元計(jì)算了個(gè)寂寞??？１＋１等于１？”

　　艾達(dá)否揉了揉被砸疼了的肩膀，長(zhǎng)嘆了一口氣，“就是啊，輸入和輸出都差不多，計(jì)算了個(gè)寂寞。所以我現(xiàn)在正在想法子，解決這個(gè)問(wèn)題?！?p>　　他說(shuō)完仰頭長(zhǎng)嘯：“蒼天啊，各位神啊，保佑我吧，賜給我一個(gè)開(kāi)天辟地的靈感，拯救我于水火之中吧。下輩子我肯定給你們當(dāng)牛做馬?！?p>　　盧赫在一旁暗自思忖，然后發(fā)話(huà)道，“老艾，你可能要當(dāng)我的馬了。”

　　艾達(dá)否眼前一亮：“什么意思？”

　　“沒(méi)想到啊老艾，當(dāng)我的馬你這么激動(dòng)?！北R赫笑著說(shuō)：“我有一個(gè)大膽的想法。你知道發(fā)夾環(huán)嗎？就是DNA上的富含GC的回文序列，轉(zhuǎn)錄成mRNA之后，形成的一個(gè)倒T形的長(zhǎng)得像奶嘴一樣的東西。

　　如果你在基鏈上設(shè)計(jì)兩個(gè)回文序列，它們就有粘在一起的傾向，形成一個(gè)發(fā)夾環(huán)。發(fā)夾環(huán)底座上的互補(bǔ)鏈作為輸入，它往底座上粘的時(shí)候會(huì)促使奶嘴兩側(cè)的回文序列越粘越緊，直至其上原本的互補(bǔ)鏈被擠下去，完成鏈置換。奶嘴上被擠下去的那條鏈，就是輸出。

　　這樣，雖然輸出是固定的GC回文序列，但是輸入可以是任意的，從而做到輸入和輸出毫不相關(guān)，你這問(wèn)題不就解決了嗎？”

　　艾達(dá)否聽(tīng)后立刻激動(dòng)地蹦起，狠狠地?fù)肀Я艘幌卤R赫，然后小跑到圖靈雕像前還愿：

　　“范內(nèi)瓦·布什，什爺；馮·諾依曼，馮叔；麥席森·圖靈，麥伯伯；唐納德·克努特，唐哥。”他圍著雕像轉(zhuǎn)了一圈后，跑回盧赫面前，鞠了一躬，“還有你，我親愛(ài)的兒子，盧小弟。感謝你們賜予我靈感?！?p>　　盧赫一腳踹向艾達(dá)否：“你大爺?shù)?，我才是你爸爸。還說(shuō)我人品不好，我看你才是個(gè)花心大蘿卜，拜了這么多人?！?p>　　艾達(dá)否靈活地閃躲，“這你就不懂了，buff不嫌多。你這么些天早出晚歸的，一定也遇上什么困難了吧？”

　　艾達(dá)否說(shuō)完，走上前把盧赫拉起來(lái)，“走走走，拜拜去。老祖宗說(shuō)得好，心誠(chéng)則靈?！?p>　　盧赫起身，但并沒(méi)有走向雕像，而是轉(zhuǎn)身面朝生科樓，樓側(cè)里德實(shí)驗(yàn)室?guī)讉€(gè)大字被燈帶圍了起來(lái)，正發(fā)著慘白的光。

　　他并不相信艾達(dá)否的鬼話(huà)。但如果一定讓他拜一個(gè)人的話(huà)，他只想真誠(chéng)地問(wèn)羅伯特·里德一句話(huà)：

　　我尊敬的里德先生，你發(fā)明的鋅指技術(shù)，曾經(jīng)創(chuàng)造了那么多的輝煌?？捎譃槭裁丛趲资旰蟮慕裉?，如此黯然失色？