计算机学科前沿课件

1、大学计算机-计算的思想和方法第1页，共49页。 课程简介课程定位 核心通识课， 计算机基础教学公共核心基础课程 授课对象 非计算机专业本科生教学目标深入理解计算科学在科学研究和知识创新中的地位和作用。 全面培养个人的信息素养和计算思维能力。 了解计算发展的基本过程，理解发展中的主要发明掌握问题求解的一般思想和方法，理解常用的问题求解算法。理解数据的概念，理解数据结构的含义和作用理解计算机程序、计算机程序设计语言的概念，理解程序编写和程序运行的基本内涵理解通信和计算机网路的思想，了解常用的网络设备及其功能，理解主要的互联网应用了解目前计算机学科的发展前沿，体会学科交叉在科研中的价值和意义第1章

2、绪论 第2章 计算与计算机第3章 问题求解与算法第4章 数据与数据结构第5章 计算机程序 第6章 计算机网络第7章 计算科学前沿2大学计算机计算的思想和方法（第3版），郝兴伟编著. 北京：高等教育出版社第2页，共49页。 第7章 计算科学前沿7.1 计算的新模式7.2 数字化生存7.3 新型计算机知识要点并行计算，流水线技术，并行计算机，向量机，对称多处理（SMP），计算机集群（机群），分布式计算，网格计算，计算网格，数据网格，云计算，云安全，云存储，普适计算，社会计算，情感计算。 3大学计算机计算的思想和方法（第3版），郝兴伟编著. 北京：高等教育出版社第3页，共49页。U7.1 计算的新模

3、式 并行计算与超级计算机分布式计算网格计算云计算无处不在的计算4大学计算机计算的思想和方法（第3版），郝兴伟编著. 北京：高等教育出版社第4页，共49页。并行计算与超级计算机并行计算（Parallel Computing）流水线技术并行计算机并行计算的问题 5大学计算机计算的思想和方法（第3版），郝兴伟编著. 北京：高等教育出版社第5页，共49页。什么是并行计算？串行计算，传统的Von.Neumann计算机并行计算（Parallel Computing），是指同时使用多种计算资源解决计算问题的过程，是提高计算机系统计算速度和处理能力的一种有效手段。并行方式空间上的并行，多处理器，集群时间上的并

4、行，流水线技术（准并行）6大学计算机计算的思想和方法（第3版），郝兴伟编著. 北京：高等教育出版社第6页，共49页。流水线技术工业生产中流水线的概念汽车装配的四个步骤（1）冲压：制作车身外壳和底盘等部件；（2）焊接：将冲压成形后的各部件焊接成车身；（3）涂装：将车身等主要部件清洗、化学处理、打磨、喷漆和烘干；（4）总装：将各部件组装成车。 生产组织不采用流水线流水线计算机CPU的工作指令获取解码运算结果写入 Intel 486CPU中由56个不同功能的电路单元组成一条指令处理流水线 7大学计算机计算的思想和方法（第3版），郝兴伟编著. 北京：高等教育出版社第7页，共49页。并行计算机传统顺序执

5、行计算机在同一时刻只能执行一条指令（即只有一个控制流）、处理一个数据（即只有一个数据流），因此被称为单指令流单数据流（Single Instruction Single Data Stream，SISD）计算机 以加法指令为例，单指令单数据（SISD）的CPU对加法指令译码后，执行部件先访问内存，取得第一个操作数；之后再一次访问内存，取得第二个操作数；随后才能进行求和运算。 并行计算机并行机为多指令流多数据流（Multiple Instruction Stream Multiple Data Stream，MIMD）计算机，它使用多个控制器来异步地控制多个处理器，从而实现空间上的并行性。 并行

6、向量处理机，面向向量型并行计算，以流水线结构为主的并行处理计算机 对称多处理机。对称多处理（Symmetric Multiprocessing，SMP）是一种多处理机硬件架构，由两个或更多的相同的处理机（处理器）组成，不同的处理器之间可以由总线、矩阵开关或片上mesh网络来连接，各处理器之间共享内存子系统及总线结构，由一个操作系统控制。 大规模并行处理机。大规模并行处理（Massive parallel processing，MPP）是由大量通用微处理器构成的多处理机系统，适合多指令流多数据流处理。 工作站机群（Cluster of Workstation，COW） 8大学计算机计算的思想和方

7、法（第3版），郝兴伟编著. 北京：高等教育出版社第8页，共49页。工作站工作站（Workstation），就是一种高档的微型计算机或小型计算机 通常配有高分辨率的大屏幕显示器及容量很大的内存储器和外部存储器，具有较强的信息处理功能和高性能的图形、图像处理功能以及联网功能 和普通微机的不同通常配置服务器和工作站专用的CPU 专用CPU通常集成了一些图形图像处理的算法，以提高其图形图像处理能力9大学计算机计算的思想和方法（第3版），郝兴伟编著. 北京：高等教育出版社第9页，共49页。集群集群（Cluster ）是指互相连接的多个独立计算机的集合，它通过一组松散集成的计算机软件和/或硬件连接起来高度

8、紧密地协作完成计算工作。 分类按体系结构分同构异构按计算机分PC机群工作站机群SMP（对称多处理器）机群 按应用分高可用性集群 负载均衡集群高性能计算集群10大学计算机计算的思想和方法（第3版），郝兴伟编著. 北京：高等教育出版社第10页，共49页。并行计算的问题巨额投资，并行计算时代的高性能机群是一个“快速消费品” 导致了既能提高计算机快速计算能力，又不需要巨额投资的新的计算模式就陆续出现网格计算和云计算，属于并行计算，但策略不同11大学计算机计算的思想和方法（第3版），郝兴伟编著. 北京：高等教育出版社第11页，共49页。分布式计算著名的问题解决复杂的数学问题，例如：寻找最大的梅森素数。研

9、究安全的密码系统，例如：RC-72密码破解。 生物病理研究，例如：研究蛋白质折叠，误解，聚合及由此引起的相关疾病。 疾病的药物研究，例如：寻找对抗癌症的有效药物，寻找并发现对抗艾滋病病毒的更为有效的药物等。疾病的药物研究，例如：寻找对抗癌症的有效药物，寻找并发现对抗艾滋病病毒的更为有效的药物等。 信号处理，例如：分析来自外太空的电讯号，寻找隐蔽的黑洞，并探索可能存在的外星智慧生命。 计算量巨大12大学计算机计算的思想和方法（第3版），郝兴伟编著. 北京：高等教育出版社第12页，共49页。搜寻地外文明的科学实验计划SETIhome项目自1999年5月17日开始正式运行。 利用全球联网的计算机共同

10、搜寻地外文明的科学实验计划SETIhome项目是世界上最大的分布式计算项目，通过使用联网的计算机下载程序分析射电望远镜所收到的讯号，来搜索地球外的生命迹象。 至2004年5月，累积进行了近51021次浮点运算，处理了超过13亿个数据单元。截至 2005 年关闭之前，已经吸引了 543 万用户，这些用户的电脑累积工作243万年，分析了大量积压数据，但是项目没有发现外星文明的直接证据。 13大学计算机计算的思想和方法（第3版），郝兴伟编著. 北京：高等教育出版社第13页，共49页。网格计算所谓网格计算（Grid Computing），就是通过利用大量异构计算机（通常为桌面）的未用资源（CPU和磁盘

11、存储），将其作为嵌入在分布式电信基础设施中的一个虚拟的计算机集群，为解决大规模的计算问题提供了一个模型。网格计算是一种架设在互联网上的分布式计算，可以看作是由一群松散耦合的计算机组成的一个超级虚拟计算机，主要用来执行一些大型的计算任务。 14大学计算机计算的思想和方法（第3版），郝兴伟编著. 北京：高等教育出版社第14页，共49页。网格计算的演化萌芽阶段（1990年1995年） 代表性项目搜寻地外文明项目SETIhomeI-WAY（Information Wide Area Year）项目 早期试验阶段（1995年2000年）研究项目Globus，计算网格的开放体系结构及开放标准 Legion

12、 发展阶段（2000以后） 采用万维网服务体系结构的新的网格体系结构，即开放的网格服务体系结构（Open Grid Services Architecture，OGSA） 全球网格论坛（Global Grid Forum，GGF） 开放网格论坛（Open Grid Forum，OGF） 15大学计算机计算的思想和方法（第3版），郝兴伟编著. 北京：高等教育出版社第15页，共49页。网格计算的功能解决对于任何单一的超级计算机来说，仍然大得难以解决的问题，并同时保持解决多个较小的问题的灵活性。 网格计算支持跨管理域计算的能力网格计算和计算机集群的不同都是为了解决大规模计算问题两者的实现策略不同 1

13、6大学计算机计算的思想和方法（第3版），郝兴伟编著. 北京：高等教育出版社第16页，共49页。云计算2006年8月9日，Google首席执行官埃里克施密特（Eric Schmidt）在搜索引擎大会（SES San Jose 2006）上首次提出“云计算”（Cloud Computing）的概念 云是网络、互联网的一种比喻说法。 云计算，是一种通过Internet以服务的方式提供动态可伸缩的虚拟化资源的计算模式 云计算的层次基础设施即服务（IaaS），平台即服务（PaaS）软件即服务（SaaS） 应用云安全，使用者越多，每个使用者就越安全 云存储 17大学计算机计算的思想和方法（第3版），郝兴伟

14、编著. 北京：高等教育出版社第17页，共49页。无处不在的计算（1）普适计算1991年，美国施乐（Xerox）公司PARC研究中心的Mark Weiser在Scientific American上发表文章“The Computer for the 21st Century”，首次提出了普适计算（ubiquitous computing）的概念 1999年，IBM也提出普适计算（IBM称之为Pervasive computing）的概念，即为无所不在的，随时随地可以进行计算的一种方式 同年，欧洲研究团体ISTAG提出了环境智能（Ambient Intelligence）的概念 智能设备18大学计

15、算机计算的思想和方法（第3版），郝兴伟编著. 北京：高等教育出版社第18页，共49页。无处不在的计算（2）计算已经不仅仅是一个技术问题，他正在全面的影响我们的思想、观念和行为，成为一种社会文化现象社会计算社会是一个异常复杂的系统，采用简单的变量和时间参数是难以描述的。 社会问题建模使用计算机模拟手段来对社会问题进行预测和模拟，对于防范社会突发事件的发生、防范恐怖主义袭击威胁，更好的保障社会公共安全具有重要意义 19大学计算机计算的思想和方法（第3版），郝兴伟编著. 北京：高等教育出版社第19页，共49页。无处不在的计算（3）情感也能计算吗？情感是人对客观事物是否满足自己的需要而产生的态度体验

16、人的情感主要根据它所反映的价值关系的不同特点进行分类根据价值的正负变化方向的不同，情感可分为正向情感与负向情感。 根据价值的强度和持续时间的不同，情感可分为心境、热情与激情。 根据价值的主导变量的不同，情感可分为欲望、情绪与感情。 根据价值主体的类型的不同，情感可分为个人情感、集体情感和社会情感。 根据价值的目标指向的不同，情感可分为对物情感、对人情感、对己情感和对特殊事物情感 1997年，MIT媒体实验室Picard教授提出了情感计算的概念，她指出情感计算是与情感相关，来源于情感或能够对情感施加影响的计算。 20大学计算机计算的思想和方法（第3版），郝兴伟编著. 北京：高等教育出版社第20页

17、，共49页。 第7章 计算科学前沿7.1 计算的新模式7.2 数字化生存7.3 新型计算机知识要点数字地球，3S技术，地理信息系统（GIS），遥感（RS），全球定位系统（GPS），智慧城市，生活实验室（Living Lab），微观装配实验室（Fab Lab），物联网，传感器技术，射频识别（RFID）技术，嵌入式技术，大数据，个人隐私。 21大学计算机计算的思想和方法（第3版），郝兴伟编著. 北京：高等教育出版社第21页，共49页。U7.2 数字化生存数字化地球物联网智慧城市大数据技术个人隐私22大学计算机计算的思想和方法（第3版），郝兴伟编著. 北京：高等教育出版社第22页，共49页。数字化地

18、球1998年1月31日，美国前副总统戈尔在加利福尼亚科学中心发表了题为数字地球：展望21世纪我们这颗行星的演讲，第一次提出了数字地球（Digital Earth）的概念 数字地球是一种能嵌入巨量的地理信息、对我们星球所做的多分辨率、三维的描述方式。 1999年11月29日至12月2日在北京召开了由中国科学院主办的第一届数字地球国际会议，会议通过了数字地球北京宣言 23大学计算机计算的思想和方法（第3版），郝兴伟编著. 北京：高等教育出版社第23页，共49页。数字地球模型数字化地球信息模型中包含了巨量信息，它包含了地球上每一点的所有信息，并与地理坐标一一对应。这些信息有地形、地貌、地质构造、土地

19、、山川、气候等自然方面的信息，也有历史沿革、风土人情、文化教育、人口、交通、经济、科技、工农业生产等人文信息通过数字化的地球，人们可以很方便地掌握和了解世界上任何一点的信息。 数字地球是借用对地观测、计算机、互联网等技术，把地球上每一点的相关信息，按地球的地理坐标加以整理，然后构成一个全球的信息模型。这样，人们就可以快速、形象、完整地了解地球上的任何一点、任何方面的信息。 24大学计算机计算的思想和方法（第3版），郝兴伟编著. 北京：高等教育出版社第24页，共49页。相关技术3S技术。3S是地理信息系统（GIS）、遥感（RS）和全球定位系统（GPS）在应用上密切关联的高新技术的统称。 数据仓库

20、技术 图像处理技术 虚拟现实技术25大学计算机计算的思想和方法（第3版），郝兴伟编著. 北京：高等教育出版社第25页，共49页。主要应用数字地球与信息保障体系数字地球与政府决策的关系数字地球与智能化交通数字地球与现代化战争数字地球与全球变化及社会可持续发展26大学计算机计算的思想和方法（第3版），郝兴伟编著. 北京：高等教育出版社第26页，共49页。物联网的提出1991年，美国麻省理工学院（MIT）的Kevin Ash-ton教授首次提出物联网的概念。 1995年比尔盖茨在未来之路一书中也曾提及物联网 1999年MIT建立了“自动识别中心”，提出“万物皆可通过网络互联”，阐明了物联网的基本含义

21、，即：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器、气体感应器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。 物联网（The Internet of things）就是“物物相连的互联网”。 27大学计算机计算的思想和方法（第3版），郝兴伟编著. 北京：高等教育出版社第27页，共49页。物联网的概念物联网物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。物联网的分层感知层网络层应用层 28大学计算机计算的思想和方法

22、（第3版），郝兴伟编著. 北京：高等教育出版社第28页，共49页。物联网关键技术传感器技术RFID技术（Radio Frequency Identification，射频识别）又称电子标签、无线射频识别 嵌入式技术29大学计算机计算的思想和方法（第3版），郝兴伟编著. 北京：高等教育出版社第29页，共49页。智慧城市2008年11月，在纽约召开的外国关系理事会上，IBM提出了“智慧的地球”这一理念，进而引发了智慧城市建设的热潮。智慧城市，是指建立在物联网、云计算等信息技术上的，广泛应用社交网络、维基、LivingLab 、FabLab 等工具，营造一种有利于创新涌现的知识社会中城市发展的一种新

23、的形态。从数字城市到智慧城市理念上的 差异30大学计算机计算的思想和方法（第3版），郝兴伟编著. 北京：高等教育出版社第30页，共49页。智慧城市的主要特征智慧城市综合体广泛部署有线和无线网络，利用各种传感器、物联网和云计算技术，实现对城市综合体要素的全面智能感知、数据自动采集、存储和应用 智慧政务管理 智慧经济管理智慧交通管理智慧生活管理31大学计算机计算的思想和方法（第3版），郝兴伟编著. 北京：高等教育出版社第31页，共49页。智慧城市的发展现状2006年，欧盟发起了欧洲Living Lab组织，它采用新的工具和方法、先进的信息和通讯技术来调动方方面面的“集体的智慧和创造力”， 2009

24、年，美国爱荷华州东部城市、临密西西比河的迪比克（Dubuque）市与IBM合作，建立美国第一个智慧城市。 美国麻省理工学院比特和原子研究中心提出Fab Lab（Fabrication Laboratory，微观装配实验室），Fab Lab的最初灵感来源于Gershenfeld教授于1998年在MIT开设的一门课程“如何能够创造任何东西”。 2013年1月29日，住房城乡建设部公布首批国家智慧城市试点名单，首批国家智慧城市试点共90个，其中地级市37个，区（县）50个，镇3个。 32大学计算机计算的思想和方法（第3版），郝兴伟编著. 北京：高等教育出版社第32页，共49页。大数据美国互联网数据中

25、心指出，互联网上的数据每年将增长50%，每两年便将翻一番，而目前世界上90%以上的数据是最近几年才产生的。数据又并非单纯指人们在互联网上发布的信息，全世界的工业设备、汽车、电表上有着无数的数码传感器，随时测量和传递着有关位置、运动、震动、温度、湿度乃至空气中化学物质的变化，也不断地产生海量的数据信息。在apache org的开源项目Nutch中，首先引用了“大数据”这一术语。 33大学计算机计算的思想和方法（第3版），郝兴伟编著. 北京：高等教育出版社第33页，共49页。大数据的概念大数据(big data)，或称巨量资料，指的是所涉及的资料量规模巨大到无法透过目前主流软件工具，在合理时间内达

26、到撷取、管理、处理、并整理成为帮助企业经营决策更积极目的的资讯。 特征数据体量巨大。从TB级别，跃升到PB级别数据类型繁多，包含了结构数据到非结构数据，诸如网页、图片、网络日志、视频、数据记录等。价值密度低，商业价值高。以视频为例，连续不间断监控过程中，可能有用的数据仅仅有一两秒。处理速度快。1秒定律。最后这一点也是和传统的数据挖掘技术有着本质的不同。 34大学计算机计算的思想和方法（第3版），郝兴伟编著. 北京：高等教育出版社第34页，共49页。个人隐私我们的一举一动都被遍布各个角落的传感器、被互联网用数据记录下来了2013年6月6日，英国卫报和美国华盛顿邮报报道了美国国家安全局和联邦调查局

27、于2007年启动了一个代号为“棱镜”的秘密监控项目 技术使用搜索引擎例如：搜索引擎中输入了“电饭锅”和“背包”两个关键词 35大学计算机计算的思想和方法（第3版），郝兴伟编著. 北京：高等教育出版社第35页，共49页。 第7章 计算科学前沿7.1 计算的新模式7.2 数字化生存7.3 新型计算机知识要点摩尔定律超导现象，超导体，约瑟夫逊效应，约瑟夫逊结，超导计算机，量子，量子力学，量子计算，光计算机，人工神经网络，神经网络计算机，DNA计算机，生物计算机 36大学计算机计算的思想和方法（第3版），郝兴伟编著. 北京：高等教育出版社第36页，共49页。U7.3 新型计算机电子计算机发展面临的问题

28、超导计算机量子计算机光计算机神经网络计算机DNA生物计算机37大学计算机计算的思想和方法（第3版），郝兴伟编著. 北京：高等教育出版社第37页，共49页。电子计算机发展面临的问题摩尔定律1965年时任仙童半导体公司研究开发实验室主任的戈登摩尔（Gordon Moore）应邀为电子学杂志35周年专刊写一篇观察评论报告，题目是：“让集成电路填满更多的元件”。在摩尔开始绘制数据时，发现了一个惊人的趋势：每个新芯片大体上包含其前任两倍的容量，每个芯片的产生都是在前一个芯片产生后的18-24个月内。 实际的情况是，能耗导致计算机中的芯片发热，极大地影响了芯片的集成度，从而限制了计算机的运行速度。 近几年

29、来，超大规模集成电路在制造工艺上的发展已经放缓，发展的潜力似乎已接近尾声。 科学家认为，由于硅工业领域材料尺寸限制，传统的电子技术在2020年后的某个时候将达到物理极限。 寻求新的替代技术38大学计算机计算的思想和方法（第3版），郝兴伟编著. 北京：高等教育出版社第38页，共49页。超导计算机超导计算机就是指利用超导技术生产的计算机及其部件超导开关器件的开关速度达0.001ns，是当今所有电子、半导体、光电器件都无法比拟的，比集成电路要快几百倍。超导计算机的电能消耗仅是电子计算机的千分之一。数据表示数据计算（算数逻辑部件） 39大学计算机计算的思想和方法（第3版），郝兴伟编著. 北京：高等教育

30、出版社第39页，共49页。量子计算机量子计算机（Quantum computer）是根据量子力学的有关理论，对计算机器的一种新的物理实现方案。 量子理论1900年12月14日，德国物理学家普朗克创立量子理论像原子作为一切物质的构成单元一样，“能量子”（量子）是能量的最小单元，原子吸收或发射能量是一份一份地进行的 1905年，德国物理学家爱因斯坦（A.Einstein，1879年3月14日1955年4月18日）把量子概念引进光的传播过程，提出“光量子”（光子）的概念 1924年，法国物理学家德布罗意（18921987）提出“物质波”假说 1926年，德国物理学家沃纳海森堡提出不确定关系理论，建立

31、了量子矩阵力学 。奥地利物理学家埃尔温薛定谔建立了量子波动力学，量子理论的发展进入了量子力学阶段 40大学计算机计算的思想和方法（第3版），郝兴伟编著. 北京：高等教育出版社第40页，共49页。光计算机利用光束来表达、存储数据以及进行数据运算的计算机就是光计算机，它以不同波长的光代表不同的数据，以大量的透镜、棱镜和反射镜将数据从一个芯片传送到另一个芯片。 和经典电子计算机的电信号不同，光信号有其独特的特点。虽然如此，科学家对光计算机的研究依然沿用了经典计算机的研究思路，依然是从数据、数据操作运算入手，只是所使用的物理载体利用的不是电子和电流，而是光信号。 41大学计算机计算的思想和方法（第3版

32、），郝兴伟编著. 北京：高等教育出版社第41页，共49页。神经网络1943年，心理学家Warren McCulloch和数理逻辑学家Walter Pitts在合作的“A logical calculus of the ideas immanent in nervous activity”论文中提出并给出了人工神经网络的概念及人工神经元的克罗-彼特氏数学模型（McCullochPittsneuron model），称为MP模型，从而开创了人工神经网络研究的时代。 人工神经网络（Artificial Neural Networks）是一种应用类似于大脑神经突触联接的结构进行信息处理的数学模型，简称

33、神经网络或类神经网络。神经网络是一种运算模型，由大量的节点（或称神经元）和之间相互联接构成。每个节点代表一种特定的输出函数，称为激励函数（activation function）。1957年，美国神经学家Frank Rosenblatt在美国Cornell航空实验室(Cornell Aeronautical Laboratory)工作时，提出了一种人工神经网络，建立了可以模拟人类感知能力的“感知机(Perceptron)”模型，并成功在IBM 704机上完成了感知机的仿真。 神经网络计算机 42大学计算机计算的思想和方法（第3版），郝兴伟编著. 北京：高等教育出版社第42页，共49页。神经网络

34、计算机神经网络计算机，就是以人类神经系统的原理为基础建立的计算机系统，它具有模仿人的大脑判断能力和适应能力，可判断对象的性质与状态，并能采取相应的行动，而且可同时并行处理实时变化的大量数据，并引出结论。 实现模拟神经计算机。基本做法是在传统计算机上，用程序模拟人工神经网络，建立模拟神经计算机。设备方法，研制各种专用的神经网络计算机物理器件。 43大学计算机计算的思想和方法（第3版），郝兴伟编著. 北京：高等教育出版社第43页，共49页。DNA生物计算机1994年，美国南加州大学理论数学家雷纳德阿德勒曼（L.Adleman）教授在科学杂志上发表一篇题为组合问题的生物电脑解决方案的论文，首次提出分

35、子计算机，即用DNA分子构建计算机的设想，从而开启了DNA计算研究的新纪元。DNA计算DNA分子中的遗传密码相当于存储的数据，DNA分子间通过生化反应，从一种基因代码转变为另一种基因代码。反应前的基因代码相当于输入数据，反应后的基因代码相当于输出数据。如果能控制这一反应过程，那么就可以制作成功DNA计算机。 44大学计算机计算的思想和方法（第3版），郝兴伟编著. 北京：高等教育出版社第44页，共49页。 DNA计算的特点体积小，DNA计算的每个链本身就是一个微型处理器，其体积之小，可同时容纳1万亿个此类计算机于一支试管中。 存贮量大。1立方米的DNA溶液，可以存贮1万亿亿的二进制数据。1立方厘米空间的DNA可储存的数据量超过1兆片CD容量。 运算速度快，运算速度可达到每秒10亿次。 耗能低，DNA计算机的能耗非常低，仅相当于普通电脑的10亿分之一。如果放置在活体细胞内，能耗还会更低。 并行性