麦吉尔团队20年攻关建成活细菌计算机 成功求解子集和问题

11月6日，由加拿大麦吉尔大学牵头的国际科学家团队在《自然·生物技术》发表突破性成果：历经20年研发，成功构建全球首台活细菌生物计算机，并在实验中求解经典NP完全问题——子集和问题。该系统以大肠杆菌与耐盐弧菌为计算单元，置于微米级互联通道迷宫中，通过细菌自主游动探索所有可能路径，终点区域被图像系统识别记录有效解。

核心创新在于“自复制算力”机制：细菌在运动中持续分裂增殖，种群指数增长使计算资源随运算同步扩展，相当于边计算边制造处理器；研究者通过温控调节生长速率、荧光标记结合机器视觉追踪路径，实现高精度解码。系统无需外部供电，仅依赖营养液与恒温环境，能耗较GPU集群降低数个数量级。

研究放弃传统基因回路路径，转而利用细菌天然运动行为与群体动力学，在宏观流体结构中实现分布式计算。微流控芯片几何拓扑充当“硬件”，细菌个体作为“可编程执行单元”。当前可处理数十位整数规模问题，主要挑战包括通道结点转向误差与高密度种群引发的流体扰动，团队已引入动态反馈调节（如局部降温或稀释）维持稳定性。

该技术瞄准电子架构难以高效处理的特定任务域，如高维组合优化、蛋白质折叠空间搜索、后量子密码学格基难题及生物网络状态枚举——这些场景需穷尽可行解空间，恰是生物并行性的天然优势。下一步计划优化通道拓扑、探索多菌种分工协同，并评估致病菌（如沙门氏菌）作为可控计算资源的可能性。项目负责人强调，目标非替代通用芯片，而是拓展计算范式边界，向生命系统借智以应对摩尔定律极限。