DNA計(jì)算機(jī)“輸入”的是細(xì)胞質(zhì)中的RNA、蛋白質(zhì)以及其他化學(xué)物質(zhì)，“輸出”的則是很容易辨別的分子信號(hào)。在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用上，DNA計(jì)算機(jī)能夠探測(cè)和監(jiān)控基因突變等細(xì)胞內(nèi)一切活動(dòng)的特征信息，確定癌細(xì)胞等病變細(xì)胞以及自動(dòng)激發(fā)微小劑量的治療行 。
2）存貯量大。1立方米的DNA溶液，可以存貯1萬億億的二進(jìn)制數(shù)據(jù) 。1立方厘米空間的DNA可儲(chǔ)存的資料量超過1兆片CD容量。
3）運(yùn)算快。其運(yùn)算速度可以達(dá)到每秒10億次，十幾個(gè)小時(shí)的DNA計(jì)算，相當(dāng)于所有電腦問世以來的總運(yùn)算量。
4）耗能低。DNA計(jì)算機(jī)的能耗非常低，僅相當(dāng)于普通電腦的10億分之一。如果放置在活體細(xì)胞內(nèi)，能耗還會(huì)更低。
5）并行性。普通電腦采用的都是以順序執(zhí)行指令的方式運(yùn)算，由于DNA獨(dú)特的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，數(shù)以億計(jì)的DNA計(jì)算機(jī)可以同時(shí)從不同角度處理一個(gè)問題，工作一次可以進(jìn)行10億次運(yùn)算，即并行的方式工作，大大提高了效率。
此外，DNA計(jì)算機(jī)能夠使科學(xué)觀察與化學(xué)反應(yīng)同步，節(jié)省大筆的科研經(jīng)費(fèi)。
DNA分子是一條雙螺旋的長(zhǎng)鏈，上面有四種堿基，分別為：腺嘌呤（A）、鳥嘌呤（G）、胞嘧啶（C）和胸腺嘧啶（T）。DNA分子通過這些核甘酸的不同排列，能夠表達(dá)出生物體各種細(xì)胞擁有的大量信息。數(shù)學(xué)家、生物學(xué)家、化學(xué)家以及計(jì)算機(jī)專家從中得到啟迪。他們利用DNA能夠編碼信息的特點(diǎn)，先合成具有特定序列的DNA分子，使它們代表要求解的問題，然后通過生物酶的作用（相當(dāng)于加減乘除運(yùn)算），使他們相互反應(yīng)，形成各種組合，最后過濾掉非正確的組合而得到的編碼分子序列就是正確答案。
從最早的帕斯卡爾齒輪機(jī) 到今天最先進(jìn)的電子計(jì)算機(jī)，其計(jì)算方式都是一種物理性質(zhì)的符號(hào)變換，具體是由“加”和“減”這種基本動(dòng)作構(gòu)成的。然而，目前的DNA計(jì)算則有了本質(zhì)性的變化。計(jì)算不再是一種物理性質(zhì)的符號(hào)變換，而是一種化學(xué)性質(zhì)的符號(hào)變換，即不再是物理性質(zhì)的“加”、“減”操作而是化學(xué)性質(zhì)的切割和粘貼、插入和刪除。這種計(jì)算方式的變革是前所未有的，具有劃時(shí)代的意義[1] 。
2011年10月，英國(guó)，用細(xì)菌研制出生物邏輯門
這是有史以來最先進(jìn)的“生物電路”。 這種生物邏輯門是模塊化的，它們可以被安裝在一起，從而為未來建立更復(fù)雜的生物處理器鋪平了道路。
2011年9月，美國(guó)，用生物計(jì)算機(jī)摧毀癌細(xì)胞
這種生物計(jì)算機(jī)能夠進(jìn)入人類細(xì)胞，通過對(duì)5種腫瘤特異性分子進(jìn)行邏輯組合分析識(shí)別出特異癌細(xì)胞，從而觸發(fā)癌細(xì)胞的毀滅過程。這一成果為開發(fā)出特異的抗癌治療奠定基礎(chǔ)。
2011年7月，以色列，用生物計(jì)算機(jī)探測(cè)多種不同類型分子
這種生物計(jì)算機(jī)能同時(shí)自動(dòng)探測(cè)多種不同類型的分子，可用于診斷疾病、控制藥物釋放，實(shí)現(xiàn)診斷治療一體化。
2009年，美國(guó)，用大腸桿菌研制成細(xì)菌計(jì)算機(jī)
這種細(xì)菌計(jì)算機(jī)可解決復(fù)雜數(shù)學(xué)問題，且速度遠(yuǎn)快于任何以硅基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)。
2007年，美國(guó)，用DNA計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)RNA干擾機(jī)制
這種DNA計(jì)算機(jī)可進(jìn)行基本邏輯工作，能夠應(yīng)用于人工培養(yǎng)的腎細(xì)胞?？茖W(xué)家將源于其他物種的單siRNA分子導(dǎo)入細(xì)胞，該DNA計(jì)算機(jī)能使編譯某種熒光蛋白 的目標(biāo)基因關(guān)閉。
2006年，美國(guó)，用DNA計(jì)算機(jī)快速準(zhǔn)確診斷禽流感病毒
這種DNA計(jì)算機(jī)能夠更快、更準(zhǔn)確地檢測(cè)西尼羅河病毒 和禽流感 病毒，以及其他疾病。
2005年，以色列，用DNA計(jì)算機(jī)運(yùn)行10億種由DNA軟件分子設(shè)計(jì)的程序
這種DNA計(jì)算機(jī)采用了新的溶液處理工藝等技術(shù)，能夠運(yùn)行10億種用DNA軟件分子設(shè)計(jì)的程序，有潛力覺察到細(xì)胞中與多種癌癥有關(guān)的異常信使RNA，為癌癥診斷提供信息。
2004年，中國(guó)，第一臺(tái)DNA計(jì)算機(jī)在上海交大問世
這種DNA計(jì)算機(jī)是在以色列魏茨曼研究所的DNA計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)后完成，其中包括用雙色熒光標(biāo)記對(duì)輸入與輸出分子進(jìn)行同時(shí)檢測(cè)，用測(cè)序儀對(duì)自動(dòng)運(yùn)行過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，用磁珠表面反應(yīng)法固化反應(yīng)提高可控性操作技術(shù)等，可在一定程度上完成模擬電子計(jì)算機(jī)處理0，1信號(hào)的功能。
2003年，美國(guó)，世界首臺(tái)可玩游戲的互動(dòng)式DNA計(jì)算機(jī)問世
這種DNA計(jì)算機(jī)主要以生化酶為計(jì)算基礎(chǔ)來運(yùn)算簡(jiǎn)單游戲。
2000年，以色列，世界上第一臺(tái)DNA計(jì)算機(jī)問世
這是世界上第一臺(tái)成型的DNA計(jì)算機(jī)，可以解決一些相對(duì)復(fù)雜的運(yùn)算問題。在當(dāng)時(shí)它沒有什么實(shí)際用途，但它代表著DNA計(jì)算機(jī)已經(jīng)邁出科幻時(shí)代，并成為現(xiàn)實(shí)中一種初露端倪的技術(shù)。
1994年，美國(guó)，DNA計(jì)算機(jī)概念首次提出
科學(xué)家用一支裝有特殊DNA的試管，解決了著名的“推銷員問題”：有n個(gè)城市，一個(gè)推銷員要從其中某一個(gè)城市出發(fā)，唯一走遍所有城市，再回到他出發(fā)的城市，求最短的路線。這個(gè)問題在當(dāng)時(shí)即使用最快的半導(dǎo)體來推算，也需要至少兩年以上的時(shí)間，但是科學(xué)家用DNA計(jì)算只花了7天時(shí)間，令人嘆為觀止，從而開辟了DNA計(jì)算機(jī)研究的新紀(jì)元[2][3] 。
未來的DNA計(jì)算機(jī)在研究邏輯、破譯密碼、基因編程 、疑難病癥防治以及航空航天等領(lǐng)域應(yīng)用的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)， 現(xiàn)在電子計(jì)算機(jī)是望塵莫及，應(yīng)用前景十分樂觀。比如，DNA計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，使在人體內(nèi)、在細(xì)胞內(nèi)運(yùn)行的計(jì)算機(jī)研制成為可能，它能夠充當(dāng)監(jiān)控裝置，發(fā)現(xiàn)潛在的致病變化，還可以在人體內(nèi)合成所需的藥物，治療癌癥 、心臟病 、動(dòng)脈硬化 等各種疑難病癥，甚至在恢復(fù)盲人 視覺方面，也將大顯身手。
完全可以想象，一旦DNA計(jì)算技術(shù)全面成熟，那么真正的“人機(jī)合一”就會(huì)實(shí)現(xiàn)。因?yàn)榇竽X本身就是一臺(tái)自然的DNA計(jì)算機(jī)，只要有一個(gè)接口，DNA計(jì)算機(jī)通過接口可以直接接受人腦的指揮，成為人腦的外延或擴(kuò)充部分，而且它以從人體細(xì)胞 吸收營(yíng)養(yǎng)的方式來補(bǔ)充能量，不用外界的能量供應(yīng)。像科幻小說中向大腦植入以DNA為基礎(chǔ)的人造智能芯片，未來就像現(xiàn)象接種疫苗 一樣簡(jiǎn)單。無疑，DNA計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)將給人類文明帶來一個(gè)質(zhì)的飛躍，給整個(gè)世界帶來巨大的變化，有著無限美好的應(yīng)用前景。
不過，由于受目前生物技術(shù)水平的限制，DNA計(jì)算過程中，前期DNA分子鏈 的創(chuàng)造和后期DNA分子鏈的挑選，要耗費(fèi)相當(dāng)?shù)墓ぷ髁?。比如?a class="link_red" title="阿德勒曼" target="" style="color: rgb(222, 0, 0); text-decoration: none; ">阿德勒曼 的“試管電腦 ”在幾秒鐘內(nèi)就得出結(jié)果，但是他卻花掉數(shù)周的時(shí)間去挑選正確的結(jié)果。還有，如果實(shí)驗(yàn)中城市數(shù)目增加到200個(gè)，那么計(jì)算所需的DNA重量將會(huì)超過地球的重量。而且數(shù)以億計(jì)的DNA分子非常復(fù)雜，在反應(yīng)過程中很容易發(fā)生變質(zhì)和損傷，甚至試管壁吸附殘留都可能發(fā)生致命錯(cuò)誤。因此，DNA計(jì)算機(jī)真正進(jìn)入現(xiàn)實(shí)生活尚需時(shí)日。[3]
