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生物分子需要相互协调组成各种分子机器，例如：分子马达、细胞信号处理器、DNA转录机、蛋白质合成器等，来实现他们负责的各种生理功能。一方面，这些分子机器的功能对于环境改变有着很强的适应性，这种适应性对于生物体和生物系统的稳定来说是必须的。另一方面，由于分子机器的大小只有几纳米并且结构具有可变性，它们的运转倾向于受到热扰动的影响具有随机性，此外，分子机器所利用的输入能量的水平与平均热运动能量kBT近似，分子机器可以高效地将热噪声的能量转化利用于行使其功能，对于这些能量的利用效率也很高，这与人造机器运转所需能量