คอมพิวเตอร์ชีวภาพใช้โมเลกุลที่ได้มาจากสิ่งมีชีวิต เช่นดีเอ็นเอและ/หรือโปรตีน ในการคำนวณแบบ ดิจิทัล หรือการคำนวณจริง

การพัฒนาคอมพิวเตอร์ชีวภาพเกิดขึ้นได้ด้วยวิทยาศาสตร์ใหม่ที่กำลังขยายตัวของนาโนเทคโนโลยีชีวภาพคำว่านาโนเทคโนโลยีชีวภาพสามารถนิยามได้หลายวิธี ในความหมายทั่วไป นาโนเทคโนโลยีชีวภาพสามารถนิยามได้ว่าเป็นเทคโนโลยีประเภทใดก็ได้ที่ใช้วัสดุระดับนาโน (เช่น วัสดุที่มีมิติลักษณะเฉพาะ 1-100 นาโนเมตร ) และวัสดุชีวภาพ^{[ 1 ]}คำนิยามที่แคบกว่านั้นมองว่านาโนเทคโนโลยีชีวภาพเป็นการออกแบบและวิศวกรรมโปรตีนที่สามารถประกอบเป็นโครงสร้างขนาดใหญ่ที่มีฟังก์ชันการทำงานได้^{[ 2 ] [ 3 ]} การนำนาโนเทคโนโลยีชีวภาพไปใช้ ตามคำนิยามในความหมายที่แคบกว่านี้ ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถออกแบบ ระบบ ชีวโมเลกุลโดยเฉพาะเพื่อให้มีปฏิสัมพันธ์กันในลักษณะที่สามารถส่งผลให้เกิดฟังก์ชันการคำนวณของคอมพิวเตอร์ได้ ในที่สุด

คอมพิวเตอร์ชีวภาพใช้วัสดุที่ได้จากชีวภาพเพื่อทำหน้าที่คำนวณ คอมพิวเตอร์ชีวภาพประกอบด้วยเส้นทางหรือชุดของเส้นทางการเผาผลาญที่เกี่ยวข้องกับวัสดุชีวภาพที่ได้รับการออกแบบให้มีพฤติกรรมในลักษณะใดลักษณะหนึ่งตามเงื่อนไข (อินพุต) ของระบบ เส้นทางปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเป็นผลลัพธ์ ซึ่งขึ้นอยู่กับการออกแบบทางวิศวกรรมของคอมพิวเตอร์ชีวภาพและสามารถตีความได้ว่าเป็นรูปแบบหนึ่งของการวิเคราะห์เชิงคำนวณ คอมพิวเตอร์ชีวภาพสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภท ได้แก่ คอมพิวเตอร์ชีวเคมี คอมพิวเตอร์ชีวกลศาสตร์ และคอมพิวเตอร์ชีวอิเล็กทรอนิกส์^{[ 4 ]}

คอมพิวเตอร์ชีวเคมีใช้ลูปป้อนกลับที่หลากหลายมหาศาลซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของปฏิกิริยาเคมี ทางชีวภาพ เพื่อให้บรรลุฟังก์ชันการคำนวณ^{[ 5 ]}ลูปป้อนกลับในระบบชีวภาพมีหลายรูปแบบ และปัจจัยต่างๆ มากมายสามารถให้ผลป้อนกลับทั้งเชิงบวกและเชิงลบต่อกระบวนการชีวเคมีเฉพาะ ทำให้เกิดการเพิ่มขึ้นของผลผลิตทางเคมีหรือการลดลงของผลผลิตทางเคมีตามลำดับ ปัจจัยดังกล่าวอาจรวมถึงปริมาณของเอนไซม์เร่งปฏิกิริยาปริมาณของสารตั้งต้น ปริมาณของผลิตภัณฑ์ และการมีอยู่ของโมเลกุลที่จับกับและเปลี่ยนแปลงปฏิกิริยาทางเคมีของปัจจัยใดๆ ที่กล่าวมาข้างต้น ด้วยธรรมชาติของระบบชีวเคมีเหล่านี้ที่ถูกควบคุมผ่านกลไกต่างๆ มากมาย เราสามารถออกแบบเส้นทางเคมีที่ประกอบด้วยชุดของส่วนประกอบโมเลกุลที่ทำปฏิกิริยาเพื่อผลิตผลิตภัณฑ์เฉพาะหนึ่งภายใต้ชุดเงื่อนไขทางเคมีเฉพาะชุดหนึ่ง และผลิตภัณฑ์เฉพาะอีกผลิตภัณฑ์หนึ่งภายใต้ชุดเงื่อนไขอื่น การมีอยู่ของผลิตภัณฑ์เฉพาะที่ได้จากเส้นทางสามารถทำหน้าที่เป็นสัญญาณ ซึ่งสามารถตีความได้—พร้อมกับสัญญาณทางเคมีอื่นๆ—เป็นผลลัพธ์การคำนวณโดยอิงจากเงื่อนไขทางเคมีเริ่มต้นของระบบ (อินพุต)

คอมพิวเตอร์ชีวกลศาสตร์มีความคล้ายคลึงกับคอมพิวเตอร์ชีวเคมีตรงที่ทั้งสองชนิดทำงานเฉพาะอย่างซึ่งสามารถตีความได้ว่าเป็นการคำนวณเชิงฟังก์ชันโดยอาศัยเงื่อนไขเริ่มต้นเฉพาะที่ใช้เป็นอินพุต อย่างไรก็ตาม ทั้งสองชนิดแตกต่างกันในสิ่งที่ทำหน้าที่เป็นสัญญาณเอาต์พุต ในคอมพิวเตอร์ชีวเคมี การมีอยู่หรือความเข้มข้นของสารเคมีบางชนิดทำหน้าที่เป็นสัญญาณเอาต์พุต แต่ในคอมพิวเตอร์ชีวกลศาสตร์ รูปร่าง เชิงกลของโมเลกุลเฉพาะหรือกลุ่มโมเลกุลภายใต้เงื่อนไขเริ่มต้นชุดหนึ่งทำหน้าที่เป็นเอาต์พุต คอมพิวเตอร์ชีวกลศาสตร์อาศัยธรรมชาติของโมเลกุลเฉพาะในการปรับตัวให้มีโครงสร้างทางกายภาพบางอย่างภายใต้สภาวะทางเคมีบางอย่าง โครงสร้างเชิงกลสามมิติของผลิตภัณฑ์จากคอมพิวเตอร์ชีวกลศาสตร์จะถูกตรวจจับและตีความอย่างเหมาะสมเป็นเอาต์พุตที่คำนวณได้

นอกจากนี้ยังสามารถสร้างไบโอคอมพิวเตอร์เพื่อใช้ในการคำนวณทางอิเล็กทรอนิกส์ได้อีกด้วย เช่นเดียวกับคอมพิวเตอร์ทางชีวกลศาสตร์และชีวเคมี การคำนวณจะเกิดขึ้นโดยการตีความผลลัพธ์เฉพาะที่ได้จากเงื่อนไขเริ่มต้นที่ใช้เป็นข้อมูลป้อนเข้า ในคอมพิวเตอร์ชีวอิเล็กทรอนิกส์ ผลลัพธ์ที่วัดได้คือลักษณะของค่าการนำไฟฟ้าที่สังเกตได้ในคอมพิวเตอร์ชีวอิเล็กทรอนิกส์ ผลลัพธ์นี้ประกอบด้วยโมเลกุลชีวภาพที่ออกแบบมาโดยเฉพาะซึ่งนำไฟฟ้าในลักษณะที่เฉพาะเจาะจงมาก โดยขึ้นอยู่กับเงื่อนไขเริ่มต้นที่ใช้เป็นข้อมูลป้อนเข้าของระบบชีวอิเล็กทรอนิกส์

ในการคำนวณทางชีวภาพแบบเครือข่าย^{[ 6 ]}ตัวแทนทางชีวภาพที่ขับเคลื่อนด้วยตนเอง เช่น โปรตีนมอเตอร์โมเลกุลหรือแบคทีเรีย จะสำรวจเครือข่ายขนาดเล็กที่เข้ารหัสปัญหาทางคณิตศาสตร์ที่น่าสนใจ เส้นทางของตัวแทนผ่านเครือข่ายและ/หรือตำแหน่งสุดท้ายของตัวแทนแสดงถึงวิธีแก้ปัญหาที่เป็นไปได้ ตัวอย่างเช่น ในระบบที่อธิบายโดย Nicolau et al. ^{[ 6 ]}เส้นใยมอเตอร์โมเลกุลที่เคลื่อนที่ได้จะถูกตรวจพบที่ "ทางออก" ของเครือข่ายที่เข้ารหัสปัญหา NP-complete SUBSET SUM ทางออกทั้งหมดที่เส้นใยเยี่ยมชมแสดงถึงวิธีแก้ปัญหาที่ถูกต้องสำหรับอัลกอริทึม ทางออกที่ไม่ได้เยี่ยมชมถือเป็นวิธีแก้ปัญหาที่ไม่ถูกต้อง โปรตีนที่ทำให้เกิดการเคลื่อนที่อาจเป็นแอคตินและไมโอซิน หรือไคเนซินและไมโครทูบูล ไมโอซินและไคเนซินจะติดอยู่กับด้านล่างของช่องเครือข่ายตามลำดับ เมื่อ เติม อะดีโนซีนไตรฟอสเฟต (ATP) เส้นใยแอคตินหรือไมโครทูบูลจะถูกผลักดันผ่านช่องต่างๆ จึงสามารถสำรวจเครือข่ายได้ การแปลงพลังงานจากพลังงานเคมี (ATP) ไปเป็นพลังงานกล (การเคลื่อนไหว) มีประสิทธิภาพสูงมากเมื่อเทียบกับการคำนวณทางอิเล็กทรอนิกส์ ดังนั้นคอมพิวเตอร์จึงใช้พลังงานต่อขั้นตอนการคำนวณน้อยกว่าหลายเท่าตัว นอกจากจะเป็นระบบประมวลผลแบบขนานขนาดใหญ่แล้ว

พฤติกรรมของระบบคำนวณที่ได้มาจากสิ่งมีชีวิต เช่น ระบบเหล่านี้ ขึ้นอยู่กับโมเลกุลเฉพาะที่ประกอบขึ้นเป็นระบบ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นโปรตีน แต่ก็อาจรวมถึงโมเลกุล DNA ด้วย นาโนเทคโนโลยีชีวภาพเป็นเครื่องมือในการสังเคราะห์ส่วนประกอบทางเคมีหลายอย่างที่จำเป็นต่อการสร้างระบบดังกล่าว ลักษณะทางเคมีของโปรตีนถูกกำหนดโดยลำดับของกรดอะมิโนซึ่งเป็นหน่วยพื้นฐานทางเคมีของโปรตีน ลำดับนี้ถูกกำหนดโดยลำดับเฉพาะของนิวคลี โอไทด์ DNA ซึ่งเป็นหน่วยพื้นฐานของโมเลกุล DNA โปรตีนถูกผลิตขึ้นในระบบชีวภาพผ่านการแปล ลำดับ นิวคลีโอไทด์โดยโมเลกุลชีวภาพที่เรียกว่าไรโบโซมซึ่งประกอบกรดอะมิโนแต่ละตัวเข้าเป็นพอลิเปปไทด์ที่สร้างโปรตีนที่ทำงานได้ตามลำดับนิวคลีโอไทด์ที่ไรโบโซมตีความ สิ่งนี้หมายความว่าเราสามารถออกแบบส่วนประกอบทางเคมีที่จำเป็นต่อการสร้างระบบชีวภาพที่สามารถทำการคำนวณได้โดยการออกแบบลำดับนิวคลีโอไทด์ DNA เพื่อเข้ารหัสส่วนประกอบโปรตีนที่จำเป็น นอกจากนี้ โมเลกุล DNA ที่ออกแบบขึ้นเองอาจทำงานในระบบคอมพิวเตอร์ชีวภาพเฉพาะระบบหนึ่งได้ ดังนั้น การนำนาโนเทคโนโลยีชีวภาพมาใช้ในการออกแบบและผลิตโปรตีนที่ออกแบบขึ้นเอง รวมถึงการออกแบบและสังเคราะห์โมเลกุลดีเอ็นเอเทียม จะช่วยให้สามารถสร้างคอมพิวเตอร์ชีวภาพที่มีฟังก์ชันการทำงานได้ (เช่นยีนคำนวณ )

ไบโอคอมพิวเตอร์ยังสามารถออกแบบโดยใช้เซลล์เป็นส่วนประกอบพื้นฐานได้อีกด้วย ระบบ ไดเมอไรเซชันที่เหนี่ยวนำด้วยสารเคมีสามารถใช้สร้างเกตตรรกะจากเซลล์แต่ละเซลล์ได้ เกตตรรกะเหล่านี้จะถูกกระตุ้นด้วยสารเคมีที่เหนี่ยวนำให้เกิดปฏิสัมพันธ์ระหว่างโปรตีนที่ก่อนหน้านี้ไม่มีปฏิสัมพันธ์กัน และกระตุ้นให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่สังเกตได้ในเซลล์^{[ 7 ]}

คอมพิวเตอร์ชีวภาพแบบเครือข่ายถูกสร้างขึ้นโดยการผลิตฮาร์ดแวร์ระดับนาโนจากแผ่นเวเฟอร์ โดยที่ช่องทางต่างๆ ถูกกัดเซาะด้วยเทคนิคการพิมพ์ด้วยลำแสงอิเล็กตรอนหรือการพิมพ์แบบนาโน ช่องทางเหล่านี้ถูกออกแบบให้มีอัตราส่วนความกว้างต่อความสูงของหน้าตัดสูง เพื่อให้เส้นใยโปรตีนสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างเป็นระเบียบ นอกจากนี้ ยังมีการออกแบบจุดเชื่อมต่อแบบแยกและผ่าน เพื่อให้เส้นใยสามารถแพร่กระจายในเครือข่ายและสำรวจเส้นทางที่อนุญาตได้ การเคลือบผิวด้วยซิลิกาช่วยให้โปรตีนที่ช่วยในการเคลื่อนที่สามารถยึดติดกับพื้นผิวและคงประสิทธิภาพการทำงานได้ โมเลกุลที่ทำหน้าที่ประมวลผลเชิงตรรกะได้มาจากเนื้อเยื่อทางชีวภาพ

สิ่งมีชีวิตทั้งหมดมีความสามารถในการจำลองตัวเองและประกอบตัวเองเป็นส่วนประกอบที่ใช้งานได้ ประโยชน์ ทางเศรษฐกิจของไบโอคอมพิวเตอร์อยู่ที่ศักยภาพของระบบที่ได้มาจากสิ่งมีชีวิตทั้งหมดในการจำลองตัวเองและประกอบตัวเองภายใต้เงื่อนไขที่เหมาะสม^{[ 4 ] : 349} ตัวอย่างเช่น โปรตีนที่จำเป็นทั้งหมดสำหรับวิถีทางชีวเคมีบางอย่าง ซึ่งสามารถดัดแปลงให้ทำหน้าที่เป็นไบโอคอมพิวเตอร์ได้ สามารถสังเคราะห์ได้หลายครั้งภายในเซลล์ชีวภาพจากโมเลกุล DNA เพียงโมเลกุลเดียว จากนั้นโมเลกุล DNA นี้สามารถจำลองตัวเองได้หลายครั้ง คุณลักษณะนี้ของโมเลกุลชีวภาพสามารถทำให้การผลิตมีประสิทธิภาพสูงและค่อนข้างราคาไม่แพง ในขณะที่คอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ต้องใช้การผลิตด้วยมือ ไบโอคอมพิวเตอร์สามารถผลิตได้ในปริมาณมากจากวัฒนธรรมโดยไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องจักรเพิ่มเติมในการประกอบ

ปัจจุบัน คอมพิวเตอร์ชีวภาพมีฟังก์ชันการทำงานที่หลากหลาย ซึ่งรวมถึงการดำเนินการตรรกะบูลีนและการคำนวณทางคณิตศาสตร์^{[ 5 ]}ทอม ไนท์จากห้องปฏิบัติการปัญญาประดิษฐ์ของ MITเสนอแผนการคำนวณทางชีวเคมีเป็นครั้งแรก โดยใช้ความเข้มข้นของโปรตีนเป็น สัญญาณ ไบนารีซึ่งท้ายที่สุดแล้วจะทำหน้าที่ในการดำเนินการเชิงตรรกะ^{[ 4 ] : 349} ที่ความเข้มข้นของผลิตภัณฑ์ชีวเคมีเฉพาะในเส้นทางเคมีของคอมพิวเตอร์ชีวภาพที่ระดับหนึ่งหรือสูงกว่านั้น จะแสดงสัญญาณที่เป็น 1 หรือ 0 ความเข้มข้นที่ต่ำกว่าระดับนี้จะแสดงสัญญาณอื่นที่เหลืออยู่ การใช้วิธีนี้ในการวิเคราะห์เชิงคำนวณ คอมพิวเตอร์ชีวภาพสามารถดำเนินการเชิงตรรกะได้ โดยที่ผลลัพธ์ไบนารีที่เหมาะสมจะเกิดขึ้นภายใต้ข้อจำกัดเชิงตรรกะเฉพาะในเงื่อนไขเริ่มต้นเท่านั้น กล่าวอีกนัยหนึ่ง ผลลัพธ์ไบนารีที่เหมาะสมทำหน้าที่เป็นข้อสรุปที่ได้มาเชิงตรรกะจากชุดของเงื่อนไขเริ่มต้นที่ทำหน้าที่เป็นข้อสมมติซึ่งสามารถสรุปเชิงตรรกะได้ นอกเหนือจากการดำเนินการเชิงตรรกะประเภทนี้แล้ว คอมพิวเตอร์ชีวภาพยังแสดงให้เห็นถึงฟังก์ชันการทำงานอื่นๆ เช่น การคำนวณทางคณิตศาสตร์ ตัวอย่างหนึ่งคือ WL Ditto ซึ่งในปี 1999 ได้สร้างไบโอคอมพิวเตอร์ที่ประกอบด้วยเซลล์ประสาทของปลิงที่ Georgia Tech ซึ่งสามารถทำการบวกอย่างง่ายได้^{[ 4 ] : 351} นี่เป็นเพียงตัวอย่างเล็กน้อยของการใช้งานที่โดดเด่นที่ไบโอคอมพิวเตอร์ได้รับการออกแบบมาเพื่อดำเนินการแล้ว และความสามารถของไบโอคอมพิวเตอร์ก็มีความซับซ้อนมากขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากความพร้อมใช้งานและศักยภาพด้านประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจที่เกี่ยวข้องกับการผลิตโมเลกุลชีวภาพและไบโอคอมพิวเตอร์—ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น—ความก้าวหน้าของเทคโนโลยีไบโอคอมพิวเตอร์จึงเป็นหัวข้อการวิจัยที่ได้รับความนิยมและเติบโตอย่างรวดเร็ว ซึ่งมีแนวโน้มที่จะมีความก้าวหน้าอย่างมากในอนาคต

ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2556 ทีมวิศวกรชีวภาพจากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดนำโดยDrew Endyประกาศว่าพวกเขาสร้างสิ่งที่เทียบเท่ากับทรานซิสเตอร์ ทางชีวภาพ ซึ่งพวกเขาตั้งชื่อว่า " ทรานสคริปเตอร์ " สิ่งประดิษฐ์นี้เป็นส่วนประกอบสุดท้ายจากสามส่วนที่จำเป็นในการสร้างคอมพิวเตอร์ที่ใช้งานได้อย่างสมบูรณ์ ได้แก่การจัดเก็บข้อมูลการส่งข้อมูล และระบบตรรกะพื้นฐาน^{[ 8 ]}

การคำนวณทางชีวภาพแบบขนานด้วยเครือข่าย ซึ่งการเคลื่อนที่ของตัวแทนชีวภาพสอดคล้องกับการบวกทางคณิตศาสตร์ ได้รับการสาธิตในปี 2016 บนอินสแตนซ์ SUBSET SUM ที่มีโซลูชันที่เป็นไปได้ 8 รายการ^{[ 6 ]}

ในเดือนกรกฎาคม 2017 การทดลองแยกกันกับE. Coliที่ตีพิมพ์ใน Nature แสดงให้เห็นถึงศักยภาพของการใช้เซลล์ที่มีชีวิตสำหรับงานคำนวณและการจัดเก็บข้อมูล ทีมที่ประกอบด้วยผู้ร่วมงานจากสถาบัน Biodesign ที่มหาวิทยาลัยรัฐแอริโซนาและสถาบัน Wyss เพื่อวิศวกรรมที่ได้รับแรงบันดาลใจทางชีววิทยาของมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด ได้พัฒนาคอมพิวเตอร์ชีวภาพภายใน E. Coli ที่ตอบสนองต่ออินพุตหลายสิบรายการ ทีมงานเรียกคอมพิวเตอร์นี้ว่า "ribocomputer" เนื่องจากประกอบด้วยกรดไรโบนิวคลีอิก นักวิจัยของฮาร์วาร์ดพิสูจน์แล้วว่าสามารถจัดเก็บข้อมูลในแบคทีเรียได้หลังจากจัดเก็บภาพและภาพยนตร์ใน DNA ของเซลล์E. coli ที่มีชีวิตได้สำเร็จ ^{[ 9 ]}

ในปี 2021 ทีมที่นำโดยนักชีวฟิสิกส์ Sangram Bagh ได้ทำการศึกษาโดยใช้ E. coli เพื่อแก้ปัญหาเขาวงกต 2 x 2 เพื่อตรวจสอบหลักการของการประมวลผลแบบกระจายในหมู่เซลล์^{[ 10 ] [ 11 ]}

ในปี 2024 FinalSpark ซึ่งเป็นสตาร์ทอัพด้านไบโอคอมพิวติ้งของสวิตเซอร์แลนด์ ได้เปิดตัวแพลตฟอร์มออนไลน์ที่ช่วยให้นักวิจัยทั่วโลกสามารถทำการทดลองกับเซลล์ประสาททางชีวภาพในหลอดทดลองจากระยะไกลได้^{[ 12 ]}

ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2568 Cortical Labsได้เปิดตัว CL1 ซึ่งเป็นคอมพิวเตอร์ชีวภาพเชิงพาณิชย์เครื่องแรกของโลกที่ผสานรวมเซลล์ประสาทของมนุษย์ที่เพาะเลี้ยงในห้องปฏิบัติการเข้ากับฮาร์ดแวร์ซิลิคอน^{[ 13 ]}โดยต่อยอดจากงานก่อนหน้านี้กับ DishBrain CL1 ใช้เซลล์ประสาทหลายแสนเซลล์ที่ได้รับการบำรุงรักษาโดยระบบช่วยชีวิตภายในได้นานถึงหกเดือน ทำให้สามารถเรียนรู้แบบเรียลไทม์และการคำนวณแบบปรับตัวได้ภายในสภาพแวดล้อมแบบวงปิด ระบบทำงานผ่านระบบปฏิบัติการปัญญาประดิษฐ์ทางชีวภาพ (biOS) ทำให้สามารถใช้งานโค้ดโดยตรงกับเซลล์ประสาทที่มีชีวิตได้ CL1 ได้รับการออกแบบมาเพื่อการใช้งานในการค้นพบยาการสร้างแบบจำลองโรคและการวิจัยนิวโรโมฟิกซึ่งเป็นทางเลือกที่เหมาะสมกว่าการทดสอบในสัตว์และใช้พลังงานน้อยกว่าระบบปัญญาประดิษฐ์ แบบดั้งเดิมอย่างมาก ^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]}

มีการออกแบบไบโอคอมพิวเตอร์แบบง่ายๆ จำนวนมาก แต่ความสามารถของไบโอคอมพิวเตอร์เหล่านี้มีจำกัดมากเมื่อเทียบกับคอมพิวเตอร์อนินทรีย์ที่มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์

ศักยภาพในการแก้ปัญหาทางคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อนโดยใช้พลังงานน้อยกว่าซูเปอร์คอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์มาตรฐานมาก รวมถึงการคำนวณที่เชื่อถือได้มากขึ้นพร้อมกันแทนที่จะทำทีละขั้นตอน เป็นแรงผลักดันให้เกิดการพัฒนาคอมพิวเตอร์ชีวภาพที่ "ปรับขนาดได้" ต่อไป และหน่วยงานให้ทุนหลายแห่งกำลังสนับสนุนความพยายามเหล่านี้^{[ 18 ] [ 19 ]}

• เทคโนโลยีชีวภาพ
• ยีนเชิงคำนวณ
• คอมพิวเตอร์
• การคำนวณด้วยดีเอ็นเอ
• คอมพิวเตอร์ชีวภาพของมนุษย์
• อิเล็กทรอนิกส์ระดับโมเลกุล
• นาโนเทคโนโลยี
• นาโนเทคโนโลยีชีวภาพ
• ความฉลาดของออร์กอยด์
• การคำนวณด้วยเปปไทด์
• คอมพิวเตอร์เว็ทแวร์
• การคำนวณแบบไม่ธรรมดา