DNA计算的研究进展及展望

DNA计算是在计算科学和分子生物学的基础上发展起来的一个新颖而极具发展潜力的学科。由于它具有信息处理的巨并行性、低耗能以及高存储密度等特点,DNA计算已被广泛应用于解决各种复杂性计算问题以及模拟电子计算机进行四则运算。DNA计算机的研制也正在向着实用化阶段迈进。综述了当前DNA计算的运行机理与计算模型,重点讨论了当前研究的热点与难点问题,并对未来的发展进行了展望。     

DNA计算研究的现状与展望

最近,采用ＤＮＡ计算的可能性引起了人们的广泛兴趣。本文在简要介绍ＤＮＡ是之后,探讨了ＤＮＡ计算及其模型,并将其与遗传算法、模糊控制、神经网络、混沌系统等软件计算技术进行集成,指出了ＤＮＡ计算的优点及目前存在的问题。最后我们对它们的前景进行展望。     

DNA计算与DNA密码

DNA计算作为一种新型计算模式,目前在理论和实践方面取得了若干初步成就。得益于DNA计算,密码学新领域——DNA密码也得到一定发展。DNA密码的安全性可以不依赖于计算困难问题,并且能够充分利用DNA分子所具有的超高存储密度、超低的能量消耗以及超大规模并行计算潜力。本文介绍了DNA计算的基本原理,DNA密码的基本特征,给出DNA计算和DNA密码的实例,并简要分析目前存在的问题及未来的展望。     

DNA计算原理及系统分析

DNA计算是一种模拟生物分子DNA的结构并借助于分子生物技术进行计算的新方法,它开创了以化学反应作为计算工具的先例,具有广阔的应用前景。DNA计算的两个主要特点是计算的高度并行性和巨大的信息存储容量。该文简要介绍了DNA计算的原理及其数学计算的基本思想;对DNA计算的特点及其系统进行了分析。比较了DNA计算机与图灵机的异同;最后对DNA计算的发展前景进行展望。     

微流控DNA计算的研究进展及展望

DNA计算机具有超强的并行运算能力和巨大的数据存储能力,被认为有望解决电子计算机所面临的瓶颈问题。微流控技术提供了一个可实现自动化操作、通用型DNA计算机的支持平台。借助于微流控技术,将DNA计算相关的生化反应有机地集成在芯片平台上加以实现,进一步提高了DNA计算的可靠性、减少了实验过程的手工操作和反应时间。在介绍DNA计算机的基本概念和微流控技术基础上,围绕微流控DNA计算机的原理、模型和应用等关键问题,分析了微流控DNA计算机的体系结构及设计方法,讨论了微流控DNA计算机未来可能的发展方向。     

DNA计算初露端倪

虽然DNA计算机还只是科学之树的“嫩枝”,但当“寻找硅的替代物”已成为一场如火如荼的运动,DNA计算依然是值得探索的方向     

DNA计算中的数据与计算模型

对DNA计算的通用性及单链、双链、粘性末端、发夹、质粒、k-臂DNA分子等各种数据作了简单介绍,并对基于DNA分子结构特性和基于DNA计算机研制过程两个方面的DNA计算模型进行了分析对比。针对各种不同的DNA数据及特性,提出了混合DNA计算模型的研究思路,并从不同角度论述了混合DNA计算模型的可行性。     

DNA 计算研究的现状与展望

最近,采用DNA计算的可能性引起了人们的广泛兴趣.本文在简要介绍DNA机理之后,探讨了DNA计算及其模型,并将其与遗传算法、模糊控制、神经网络、混沌系统等软计算技术进行集成,指出了 DNA 计算的优点及目前存在的问题.最后我们对它们的前景进行展望.     

DNA计算研究

本文主要讨论了DNA计算原理,综述了DNA计算的特点、DNA计算模型,指出了DNA计算目前存在的问题．最后就DNA计算的发展前景进行了展望。     

DNA计算机原理、进展及难点(Ⅳ):论DNA计算机模型

在DNA计算机研究中,所建模型的好坏直接影响着DNA计算中诸多问题,如编码的难易程度、整个生物操作或生化反应的设计、解空间的大小、计算时间多少、应用范围以及通用性的程度等.如何建立快速的、功能强的、具有一定通用性的DNA计算机模型,是从事DNA计算机研究者一直关注与感兴趣的难题.为此,该文将主要围绕着DNA计算机的模型建立展开讨论,重点讨论10年来所建立起来的一些主要模型.共分为三种类型:第一种是利用DNA分子结构与特性所建立起来的几种主要模型;第二种是利用生物操作方式所建立的三种模型:试管型、表面型与芯片型;第三种是所谓的DNA计算机模型.文中讨论了这些模型的基本原理、功能、优缺点以及应用的研究进展等.最后,对DNA计算机模型研究中的难点进行了分析,并给出了相应的解决思路.     

基于压电基因传感器的DNA计算

压电基因传感器是一种新型的生物传感器,它把压电传感器的灵敏性和DNA杂交反应相结合．与传统的基因检测技术相比,它具有结构简单、无需标记、检测时间短、检测信号易处理等特点．将它用于分子运算,与常规的DNA芯片相比,它的检测结果更易于进行自动化处理,因此便于构建大规模的分子运算机器．文中在压电基因传感器和新兴学科DNA计算的基础上,给出了解决0-1规划问题新的DNA计算方法,并指出以前两种基于表面DNA计算在解决这一问题时的不足．与以往的DNA计算方法相比其输出的是电信号,因此具有操作易自动化、识别解更方便和高信息量的优点．与使用常规DNA芯片的表面DNA计算相比,使用压电基因传感器进行DNA计算可以克服可行解识别困难的问题．压电基因传感器技术有望成为新的分子运算工具,可作为构建自动化的DNA计算机的基础．     

浅析DNA计算及其发展状况

近年来,基于生化反应机理的DNA计算模型受到科学领域内许多不同学科领域学者们的关注。DNA计算已经形成国际科学前沿领域内研究的一个新的热点。该文主要讨论了DNA计算的原理,综述了DNA计算的特点、DNA计算模型,并指出了DNA计算研究中存在的问题,最后就DNA计算的发展前景进行了展望。     

On the universality of peptide computing

We present a simulation of Turing machines by peptide–antibody interactions. In contrast to an earlier simulation, this new technique simulates the computation steps automatically by the interaction between peptides and antibodies and does not rely on a “look-and-do” approach, in which the Turing machine program would be interpreted by an extraneous computing agent. We determine the resource requirements of the simulation. Towards a precise definition for peptide computing we construct a new theoretical model. We examine how the simulations presented in this paper fits this model. We also give conditions on the peptide computing model so that it can be simulated by a Turing machine.

经典Ramsey数DNA计算模型(Ⅱ):基于位序列的DNA计算模型

Ramsey数问题是组合数学乃至整个数学中最具魅力的研究领域,也是最困难的数学问题之一．对于经典Ramsey数,至今只有9个Ramsey数得到解决．按照传统的算法,其搜索空间太大,当前的电子计算机无法胜任．研究表明,DNA计算在求解困难的NP-完全问题上优于电子计算机．目前已经建立了众多求解NP-完全问题的DNA计算模型,但未见到用于求解Ramsey数的DNA计算模型．作者建立了一种新颖的DNA计算模型,用于一般经典Ramsey数的求解．全文共分两篇,该文属第二篇,在首篇工作的基础上,建立了所谓的经典Ramsey数位序列DNA计算模型,文中对模型的存储库的建立、解的检测子系统以及运算子系统等问题展开了较为详细地讨论,并给出了使用该模型求解经典Ramsey数详细的方法与步骤．     

Protein output for DNA computing

In recent years, several strategies for DNA based molecular computing have been investigated. An important area of research is the detection and analysis of output molecules. We demonstrate how DNA computing can be extended with in vivo translation of the output. In the resulting proteins, the information per kilogram is about 15-fold higher than in the original DNA output. The proteins are therefore of correspondingly smaller mass, which facilitates their subsequent detection using highly sensitive mass spectrometry methods. We have tested this approach on an instance of the Minimal Dominating Set problem. The DNA used in the computation was constructed as an open reading frame in a plasmid, under the control of a strong inducible promoter. Sequential application of restriction endonucleases yielded a library of potential solutions to the problem instance. The mixture of plasmids was then used for expression of a protein representation. Using MALDI-TOF mass spectrometry, a protein corresponding to the correct solution could be detected. The results indicate the feasibility of the extension of DNA computing to include protein technology. Our strategy opens up new possibilities for both scaling of DNA computations and implementations that employ output of functional molecules or phenotypes.     

一种最大匹配问题DNA计算算法

DNA计算作为基于生化反应的一种新的计算模式,凭借其巨大的并行性和海量的存储能力已经成为解决NP难题的潜在解决方案之一.把传统计算机中的剪枝技术引入到DNA计算算法的设计中,提出一种基于Adleman模型生物操作与粘贴模型解空间的最大匹配问题DNA计算新算法.算法由图编排器、预解空间生成器、匹配生成器及最大匹配搜索器组成.与已有同类算法的对比分析表明:该算法在保持多项式操作时间的条件下,将求解最大匹配的解空间从O(2+m)减少到O(1.618+m),将DNA计算机在试管内可求解的最大匹配问题的规模从60(2+{60}≈10+{18})提高到86(1.618+{86}≈10+{18}).同时,与传统的穷举算法相比,该算法具有高效的空间利用率及容错技术的优点.     

云计算在高校机房管理的应用与影响

随着云计算的快速发展,我国的传统教育领域受到了极大的冲击。同时,由于科技的发展,高校机房的规模在急剧变大,越来越多的问题被暴露出来。高校机房管理也因云计算的广泛应用受到了巨大影响。本文就目前云计算在高校管理中的应用与影响进行论述,以期给相关工作者一些建议。