用于DNA编码的部分字

寻找合理的DNA编码是DNA计算中一个基本的问题.因此要给出一种方法使得DNA序列不会产生不想要的结构,尤其是假阳性是解决此问题的关键.传统方法是要求码字间的Hamming距离足够大.因此考虑用部分字的方法来解决DNA编码问题,利用部分字的洞的定义及其性质得到了关于部分字的洞、Hamming距离和Watson-CrickHamming距离的3个命题,通过部分字对DNA编码进行了优化,解决了DNA编码中的部分疑难问题.     

基于汉明距离的DNA编码约束研究

DNA计算是将现实问题进行编码映射到DNA分子上,通过生物实验产生出代表问题的解的DNA分子,最后通过检测技术提取出该DNA分子。高质量的DNA编码可以尽可能避免或减少计算过程中出现的错误,并使检测阶段易于提取出代表问题的解的DNA分子。对DNA编码约束进行了研究,分析了基于汉明距离的编码约束可以有效降低DNA分子间相似程度,减少DNA计算过程中DNA分子间的相互干扰,从而提高DNA计算的有效性和可靠性。还证明了基于汉明距离的编码约束存在等价的序列组合,降低了编码计算的复杂度。     

DNA计算中核酸序列设计方法比较研究(英文)

DNA计算是将现实问题进行编码,映射到DNA分子上,然后通过分子生物实验产生出代表问题解的DNA分子,最后通过检测技术提取出该DNA分子．高质量的DNA编码可以尽可能避免或减少计算过程中出现的错误,并使检测阶段易于提取出代表问题解的DNA分子．文中对基于汉明距离和基于自由能的DNA核酸编码方法进行研究,分析了两类方法的约束条件对DNA编码质量的影响,比较了两类方法排除非特异性杂交的完备性和计算量,进一步分析了两类方法编码DNA序列的效率．通过分析和比较得到,两类DNA计算编码方法都能有效地限制DNA分子间的非特异性杂交,其中基于汉明距离的DNA编码方法的计算量比较小,但是它仅能近似地估计DNA分子间杂交的热力学稳定性,不能完全替代最小自由能的编码方法．在满足DNA计算试验精度要求的条件下,采用基于汉明距离的DNA编码设计方法不仅能有效地的挑选出特异性杂交和非特异性杂交的DNA序列,还能有效地减少计算量,从而提高DNA序列设计的效率．     

隐私保护DNA序列汉明距离计算问题

DNA序列承载着人体重要的生物学信息，如何在保护隐私的情况下正确地对不同的DNA序列进行比对，成为亟待研究的科学问题。汉明距离在一定程度上刻画了两个DNA序列的相似程度，在保护隐私的情况下，研究DNA序列的汉明距离计算问题。首先定义了DNA序列的0-1编码规则，该规则将长度为n的DNA序列编码成长度为4n的0-1串，证明了两个DNA序列的汉明距离等于它们的0-1编码串的汉明距离的一半。以此结论为基础，以GM加密算法为主要密码学工具，构造了计算DNA序列汉明距离的一个安全两方计算协议。在半诚实攻击者模型下，证明了协议的正确性，给出了基于模拟器的安全性证明，并对协议的效率进行了分析。     

基于纠错码编码理论的DNA编码研究*

作为一种新的计算模式,DNA计算有着强大的计算能力,编码问题在DNA计算中占据重要的位置,有效的编码设计能够提高DNA计算的可靠性。基于纠错码编码理论,提出了一种新的DNA编码方法,该方法可以找出具有一定长度且满足汉明距离约束的DNA编码序列。最后,给出了该算法的仿真,结果表明了该算法的有效性。     

基于动态遗传算法的DNA序列集合设计(英文)

DNA编码序列的质量与数量直接影响着DNA计算的可靠性和规模,如何找到尽可能好的及尽可能多的DNA序列用于实际的应用一直是DNA计算的一个核心问题．文中首先介绍了研究DNA编码和DNA序列集合对DNA计算的意义,并给出了DNA序列设计的汉明距离和反汉明距离约束条件的定义．DNA序列集合的研究对DNA计算的可靠性和规模有着重要的影响,因此文中利用遗传算法和动态遗传算法来设计满足上述约束条件的DNA序列集合,通过对两种方法所得结果的比较,证明了动态遗传算法明显优于遗传算法．与此同时,将文中所得到的实验结果与前人的研究成果进行比较可知,文中的结果大幅提高了DNA编码的上界,从而进一步缩小了DNA编码界的取值范围．并且文中所给出的实验结果,对以后DNA编码的理论界的研究以及编码理论中关于4元码界的研究,提供了重要的参考值．     

DNA编码限制条件与编码策略

以评价DNA编码的基本限制条件之一——Hamming距离为出发点分析了DNA编码的三个参量：码字个数、码字长度与Watson-Crick Hamming距离,并得到它们之间的内在联系;讨论了Watson-Crick Hamming距离与DNA码字重量之间的关系;在此基础上得到了DNA编码的编码策略;提出了适合DNA编码的改进Watson-Crick Hamming距离及DNA编码模块化的定义,对DNA编码的优化做出了详细分析,为DNA计算的发展注入了活力。     

DNA编码问题及其复杂性研究*

高质量的DNA编码可以避免DNA分子间的非特异性杂交,提高DNA计算的有效性和可靠性。首先对DNA编码的约束条件进行归类,分析了各编码约束对编码质量的影响;然后研究了编码质量、编码数量、序列长度与DNA计算可靠性、有效性、可扩充性之间的关系;最后通过类比DNA编码问题和图的独立集问题,说明了求解最大DNA序列集合问题是NP完全的。     

基于聚类小生境遗传算法的DNA编码优化

DNA编码优化问题是DNA计算中的核心问题。分析DNA编码优化的约束条件,在单链DNA序列集合上引入h距离,将聚类小生境技术应用于小种群遗传算法的构造,对DNA编码优化问题进行求解。基于h距离定义DNA序列间的相似函数,将碱基字母编码为4进制整数、DNA编码序列作为个体编码为4进制整数向量、种群编码为4进制整数矩阵,基于模4算术运算,构造相应的遗传算子,并给出DNA编码序列的具体计算结果。实验结果表明,与现有DNA编码序列优化结果相比,该算法可得到更好的DNA编码序列且计算效率较高。     

用线性码构造DNA计算编码的海明距离

最小海明距离是DNA计算编码性能的重要评价标准。利用线性码来构造DNA计算编码的最小海明距离是一种有效的方法,关键在于构造相应的监督矩阵。为了寻找监督矩阵,提出了监督矩阵的搜索算法和优化方法,及两个必要性定理;作为介于最小海明距离上限与下限之间的编码存在性的判断依据,给出了两个关于线性码存在性定理;最后给出了三字母表DNA计算编码相关的监督矩阵搜索算法结果,以及当最小海明距离一定时,接近编码数量上限的部分线性码的存在性结果。根据这些结果和存在性定理,可以推断常用DNA计算编码最小海明距离的存在性。     

区间复模糊软集的距离测度及其应用

基于区间复模糊软集的概念,定义了多种区间复模糊软集的距离测度公式,包含Hausdorff距离、Hamming距离、Euclidean距离、广义Hausdorff距离、广义Euclidean距离、广义加权Hausdorff距离、广义加权Euclidean距离、加权Hausdorff距离、加权Hamming距离、加权Euclidean距离。提出了除交、并、补运算外的区间复模糊软集的加法、乘法、部分隶属度和部分非隶属度运算以及距离测度之间的运算性质。基于区间复模糊软集距离测度构造了一种TOPSIS决策方法,并将这种决策方法应用于经济分析中,验证了所提方法的可行性。     

Speeding up the detection of evolutive tandem repeats

We recently introduced evolutive tandem repeats with jump (using Hamming distance) (Proc. MFCS’02: the 27th Internat. Symp. Mathematical Foundations of Computer Science, Warszawa, Otwock, Poland, August 2002, Lecture Notes in Computer Science, Vol. 2420, Springer, Berlin, pp. 292–304) which consist in a series of almost contiguous copies having the following property: the Hamming distance between two consecutive copies is always smaller than a given parameter e. In this article, we present a significative improvement that speeds up the detection of evolutive tandem repeats. It is based on the progressive computation of distances between candidate copies participating to the evolutive tandem repeat. It leads to a new algorithm, still quadratic in the worst case, but much more efficient on average, authorizing larger sequences to be processed.