發展
DNA計算是伴隨著分子生物學的興起和發展而出現的。1994年，美國加利福尼亞大學的Adleman博士在《科學》期刊上首次發表了關於DNA分子生物計算方法的開創性文章，他通過生化方法求解了7個頂點的哈密頓迴路問題，顯示了用DNA進行特定目的計算的可行性，其新穎性不僅僅在於算法，也不僅僅在於速度，而在於採用了迄今為止還沒有作為計算機硬體的生物技術來實現。這篇文章引起了許多學者尤其是計算機科學家的興趣，隨後，Lipton等學者也很快地提出了基於DNA模型的DNA算法，近年來該領域更是吸引了眾多學者的目光。
目前DNA計算研究已涉及許多方面，如DNA計算的能力、模型和算法等。最近也有學者開始將DNA計算與遺傳算法、神經網路、模糊系統和混沌系統等智慧型計算方法相結合。DNA計算的許多研究等待著各個學科的合作研究，如生物學、化學、計算機科學、數學和工程等，目前許多領域的科學家正在協調合作將這一理想變為現實。
數學機理
儘管生物和數學有各自的複雜性，但近年來，由生物學和數學這兩大領域交叉得到了一個跨學科的領域——數學生物學。數學手段可用於研究生物學，生物學工具也可用來解答數學問題。Adleman實驗即是利用生物學工具得出了一個數學問題的解。從這個例子中可看出，生物數學的思想包含著兩個過程：
①生物體所具有的複雜結構實際上是編碼在DNA序列中的原始信息經過一些簡單的處理後得到的，或者說，經過一系列DNA簡單操作可得出一個複雜的結果；
②求一個含變數w的可計算函式的值也可以通過求一系列含變數w的簡單函式的複合來實現，即通過對w運用簡單的函式關係可獲得對w的複雜函式f(W)的結果。
DNA計算從DNA計算的原理和一些生物操作工具來看，與數學操作非常類似。單股DNA可看作由4種不同符號A、T、C和G組成的串，就像電子計算機中編碼“0”和“1”一樣，可表示成4字母的集合 ={A，G，C，T}來解碼信息。DNA串可作為解碼信息，在DNA序列上可執行一些簡單操作，這些操作是通過大量能處理一些基本任務的酶來完成的。也就是說，酶可看作模擬在DNA序列上簡單的計算。不同的酶用於不同的運算元，如限制核心酸酶可作為分離運算元，能夠識別特定的DNA短序列，即限制位。任何一個在其序列中包含限制位的雙鏈DNA，在限制位處被酶切斷。DNA連線酶可作為綁結運算元，將一條DNA鏈的末端連線到另外一條DNA鏈。DNA聚合酶有一些功能，包括可作為複製運算元複製DNA。複製反應需要一個單鏈的嚮導DNA，即模板DNA，和一個稍短的被稱為引物的寡聚核苷酸，且與模板相連。在這些條件下，DNA聚合酶對DNA的合成有催化作用，是通過在引物的末端連續不斷地添加核苷酸來實現的。外核酸酶可作為刪除運算元等。從DNA計算和數學之間的聯繫可以說明，數學作為自然科學的桂冠也許與自然發展的最高形式——生命本身就有著天然的聯繫。
研究內容
DNA計算的研究屬於生物學、遺傳學、化學、數學、物理、計算機科學、控制論和智慧型科學等學科的交叉領域。其研究內容很深，涉及的範圍很廣。目前，DNA計算的研究內容主要集中在以下幾個方面。
(1) DNA計算的生物工具和算法實現技術
(2) DNA計算的模型 主要考慮各種DNA計算的理論模型，討論它們的計算能力和數學實現等。
(3) DNA計算機的基本計算 主要研究DNA的布爾電路運算、數字DNA、算術運算、分子乘、分子編程和套用等方面。
(4) DNA計算與軟計算的集成 基於DNA機理，闡述DNA計算與軟計算集成的技術和方法，主要有面向智慧型系統的人工DNA模型、基於DNA機理的智慧型系統和基於人工DNA模型的計算智慧型理論及其套用方法，並將其套用於智慧型系統的線上學習、最佳化和控制。
(5) DNA智慧型計算機 國外許多學者認為，DNA計算的研究為人類研製分子計算機奠定基礎。基於DNA計算的智慧型系統將會架設DNA計算與智慧型系統研究的橋樑，在DNA智慧型計算機等相關研究中起一些墊腳石作用。DNA計算與軟計算的集成，將為DNA智慧型計算機提供一條很好的實現途徑。DNA智慧型計算機可徹底解決現有計算機所無法實現的智慧型運算功能。
優點
DNA計算
DNA計算
DNA計算首先，DNA計算機與電子計算機相比，最大的優勢在於它的並行計算能力。不論是DNA計算機還是電子計算機，其運算速度都是取決於兩個因素：①它的並行處理能力；②單位時間內的運算步驟。DNA計算機具有巨大的並行處理能力。目前最快的巨型機每秒能執行 次操作。而在Adleman的初始實驗中，通過適當估計，DNA串的並行運算元目可達。許多研究者認為，用當前技術 ～ 個DNA串的並行操作是可以達到的。對DNA計算來說，每一步獨立操作的實現(如提取DNA鏈)，都要花費幾分鐘甚至幾小時。與每秒可以執行萬億次操作的超級計算機比較，DNA計算每一步花費的時間，看起來不能令人信服。雖然DNA計算的每個操作本身與電子計算的實現相比非常緩慢，然而，DNA計算真正的能力在於其固有的並行機制。每步操作不是在一條DNA鏈上進行的，而是在許多條DNA鏈上同步進行的，DNA反應的巨大並行性足以補償當前巨型機或更強的計算要求。
其次，DNA計算有很高的能量效率和存貯容量。電子計算機操作過程效率非常低，計算機浪費了它們產生的許多熱能量。巨型機執行10^9次操作需要1焦耳能量，而用於實現DNA計算操作的酶，是在進化中產生的，具有很高的能量效率，1焦耳的能量足以執行次2×10^19次操作。另外，DNA分子允許非常高的信息存貯密度1位/nm3，而當前錄像帶的信息存貯密度僅為1位/12^12nm3。此外，嘗試開發實際的DNA計算能促進生物學和生物化學獲得更靈活的操作和更可靠的技術。
存在問題
實際設計一台DNA計算機的障礙主要來自於兩個方面。
(1) 物理上 處理大規模系統和複製時的誤差。誤差來自於幾個方面．如DNA串在傳輸中會物理丟失、DNA並不總是像我們期望的那樣工作(如基對之間的綁結等)。另外，DNA計算框架用生物學和生物技術的PcR操作來實現，PcR擴增是一種循環過程，其可靠性只有95%。理論上，每次PCR循環中，不僅前一循環後已帶有錯誤鹼基的拷貝數量會加倍，而且還會產生新的錯誤拷貝。隨著循環次數的增加，DNA雙鏈中不含任何錯誤鹼基的拷貝比例在產物中會越來越小。研究者們現在已意識到這些誤差問題，並正考慮許多激動人心的補償措施，如仔細編碼能使DNA更好地工作、用其他技術進行操作、考慮最優的反應環境、用重複元件和實驗來增加可靠性、用其他巨觀分子，如RNA或DNA合成的變形作為信息載體等。
(2) 邏輯上 適應廣泛種類計算問題的多用性和有效性。對於各種計算問題，怎樣尋找一種直接的翻譯方式，變換成DNA計算系統，也即DNA生物化學反應的運算途徑，以至鑑別和輸出最優解技術路線，使得DNA計算機適應廣闊的計算問題，並具實用性。雖然DNA計算機被證明是通用計算機，但DNA計算機在所有實際套用中不可能替代電子計算機。最佳的方案是高度並行任務用DNA計算機來實現，而固有的串列工作仍應由電子計算機完成。
雖然目前DNA計算機與發展了半個多世紀的電子計算機相比，確實是相形見絀。但是．分子計算的觀念拓寬了人們對自然計算現象的理解，尤其是對生物學中的基本算法的理解。同時，分子計算觀念的提出向眾多領域提出了挑戰。對於生物學和化學，在於理解細胞和分子機制，使它們有益於作為分子算法的基礎。對於計算機科學和數學，在於尋找適當的問題和有效的分子算法去解決它們。對於物理學和工程學，在於構建大規模的可信的分子計算機。
