计算科学的新领域：DNA计算（Ⅲ）

DNA计算是应用分子生物技术进行计算的新方法.从理论上研究DNA计算方法，有利于推动理论计算科学的发展.本系列文章应用形式语言及自动机理论技术，系统地探讨了DNA分子的可计算性及其计算能力.本文主要介绍DNA剪接计算模型的文法结构和剪接计算方法，探讨了不同DNA剪接计算模型的计算能力，证明了所有图灵机可计算的函数理论上都可以通过DNA剪接计算模型来计算.     

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。     

计算科学的新领域：DNA计算（Ⅰ）

DNA计算是应用分子生物技术进行计算的新方法。从理论上研究DNA计算方法，有利于推动理论计算科学的发展。本系列文章应用形式语言及自动机理论技术，系统地探讨了DNA分子的可计算性及其计算能力。本文主要介绍常用DNA分子操作方法，并根据DNA分子的结构及特点，给出了DNA分子的形式化描述。     

计算科学的新领域：DNA计算（Ⅱ）

DNA计算是应用分子生物技术进行计算的新方法。从理论上研究DNA计算方法，有利于推动理论计算科学的发展。本系列文章应用形式语言及自动机理论技术，系统地探讨了DNA分子的可计算性及其计算能力。本文主要介绍DNA分子粘接计算模型的文法结构和计算方法，探讨了不同粘接计算模型的计算能力，并证明了DNA有穷自动机与正规文法的等价性。     

基于DNA自组装的EIGamal系统破译

自组装DNA计算在破译密码系统方面,具有传统计算机无法比拟的优势。采用DNA分子瓦编码信息,借助于分子瓦之间的粘性末端进行自组装,通过引入非确定性的指派型分子瓦,提出了用自组装DNA计算破译EIGamal公钥密码系统的非确定性算法。通过创建数以亿计的参与计算的DNA分子瓦,该算法可以并行地以高概率地破译EIGamal公钥密码系统。     

图的最大团与最大独立集粘贴DNA计算模型

粘贴模型(stickermodel)是DNA计算中一个很重要的模型.其主要原理就是采用单双链混合型DNA分子进行编码,其优点在于在生物操作过程中不需要DNA链的延伸,不需要生物酶的作用以及DNA链可重复使用等,因此引起了来自不同学科的学者们的广泛关注与兴趣.文中提出了一种求解图的最大团问题的DNA计算模型,该模型采用了两种基本并行计算处理思想,一种是将图分解成小的子图来处理的并行思想;另一种是进行并行生物操作.     

多线程计算模型、体系结构与编译技术

1 引言在过去的30年里,计算机体系结构经历了长足的发展,超标量、超流水线、VLIW等先进思想显著地提高了计算机的性能,但这些单线程的体系结构在提高指令级并行度方面也面临着巨大的困难。多线程体系结构被认为是一种提高并行度的有效模型,它结合了数据流结构和传统的冯·诺依曼控制流结构,既保持了指令执行的高性能,又实现了处理器的高     

基于压电基因传感器的DNA计算(英文)

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．     

一种有效的双向进化算法

基于细胞分裂中DNA分子的复制机理，提出了一类新的DNA分子双向进化算法，算法模拟了一类单亲群体在恒定环境下的双向进化或演变过程，论证了在选择机制下，单亲个体能够通过生命进化的基本特征一一分裂和变异的交互作用，以1的概率演化到环境中的全局最优点，文中对算法进行了形式描述和理论探索，给出了收敛性证明，通过实例仿真和计算，验证了算法的有效性。     

DNA计算中荧光技术的应用及其发展

DNA计箅作为前沿科学研究的重点和热点.已经从简单发展为复杂,从理论转化为应用.在这一过程中,反应速度快、变化灵敏的荧光标记技术发挥了重要的作用.文中围绕DNA计算和荧光标记技术两个方面进行说明.一方面,对近年来DNA计算中荧光技术的应用进行了总结:(1)荧光标记的表面计算;(2)与某些切技术相结合的荧光检测;(3)与DNA链置换相结合的荧光技术;(4)与基因沉默技术相结合的荧光DNA逻辑门;(5)与DNA自组装立体结构相结合的荧光技术;(6)与DNA变构相结合的荧光技术.另一方面,介绍了几种近年来发展起来的新型荧光技术:(1)荧光信号识别放大技术;(2)与磁珠技术相结合的荧光技术;(3)与PH值变化相结合的DNA荧光技术;(4)与miRNAs检测相结合的荧光技术.在今后的研究中,只有将这两者紧密结合,才能发挥DNA计算天然的优势.     

基于DNA计算的分子下推自动机(英文)

DNA分子计算的工作原理是对生物系统进行编码,以生物化学反应为基础,利用生物技术实现生物系统的状态转移来推进计算过程．2001年以色列的Yaakov Benenson等人在基于DNA计算的发卡模型实现了具有状态转移功能的分子有限状态自动机,国内则有利用DNA计算的方法构造可编程分子下推存储器的相关研究．该存储器基于分子自动机的原理,能按一定逻辑进行自组装,是一种纳米尺度的生物存储机构．文中首先通过在分子有限自动机上扩展一个分子下推存储器从而获得了一种简单的分子下推自动机,并基于该下推自动机提出了一类语言的分子自动机解法．接着提出了两种改进的分子下推自动机的模型,通过增加模型复杂度,分别解决了基本型分子下推自动机存在输人字符串限制和输入分子形式不统一的问题．计算理论表明,该种下推自动机的计算能力超过了已有的有限自动机．     

DNA计算模型的研究

DNA计算模型在DNA计算的各个研究领域中占有重要的地位,对DNA计算模型进行研究是有意义的。首先回顾了DNA计算模型的发展历史;然后从DNA的基本结构入手研究了DNA计算的机理,并对DNA计算的过程进行了详细分析,从而归纳出DNA计算模型的基本概念;再对DNA计算模型按照DNA计算的物质形态进行了分类并对每一类DNA计算模型的理论及其应用进行了详细的分析。     

A computing coordination based fuzzy group decision-making (CC-FGDM) for web service oriented architecture

As the demands for faster data processing and enterprise computing are increasing, the traditional client/server architecture has gradually been replaced by Grid computing or the peer-to-peer (P2P) model which can share the content or resources over the network. In this paper, a new computing architecture – computing power services (CPS) – has been applied to utilize web services and business process execution language for overcoming the issues about flexibility, compatibility and workflow management. CPS is a lightweight web services based computing power-sharing architecture, and suitable for enterprise computing tasks which can be executed in the batch processes within a trusty network. However, a real-time load balance and dispatching mechanism is needed for distributed-computing architecture like CPS in order to handle computing resources efficiently and properly. Therefore, a fuzzy group decision-making based adaptive collaboration design for CPS is proposed in this paper to provide the real-time computation coordination and quality of service. In this study, the approach has been applied to analyze the robustness of digital watermark by filter bank selection and the performance can be improved in the aspect of speedup, stability and processing time. This scheme increases the overall computing performance and shows stability for the dynamic environment.     

Evaluation of mobile cloud architectures

The progress of mobile cloud computing is currently facing a crossroad on whether to implement user-side tools for job offloading or adopt network-side architecture. Selecting the best mobile cloud architecture is vital for having clear decisions on the future of mobile cloud computing.This work will survey mobile cloud architectures and compare their performance against existing resource demanding applications. The comparison will be performed using physical implementation. To the best of our knowledge, this paper is the first published work numerically comparing mobile cloud architectures across various mobile cloud applications.     

基于自组装DNA计算的NTRU密码系统破译方案(英文)

自组装DNA计算在解决NP问题,尤其在破译密码系统方面,具有传统计算机无法比拟的优势．文中提出了一种用自组装DNA计算破译NTRU公钥密码系统的方法．针对NTRU密码系统的特点,采用DNA瓦片编码信息,借助于瓦片间的粘性末端进行自组装,给出了求解多项式卷积运算的实现方案．在此基础上,通过引入非确定性的指派瓦片,提出了一种破译NTRU系统的非确定性算法．通过创建数以亿计的参与计算的DNA瓦片,该算法可以并行地测试每个可能的密钥,以高概率地输出正确密钥．该方法最大的优点是充分利用了DNA瓦片具有的海量存储能力、生化反应的巨大并行性以及组装的自发有序性．理论分析表明,该方法具有一定的可行性．     

DNA计算的基本代数原理(一)

在文中,通过引进M-粘连代数、M-剪切代数与M-重组代数等概念,达到了使与标志集M相关联的DNA计算可按所引进代数中给出的代数定律来推演的目的.进而研究了这些代数的一系列性质,得到了许多有价值的结果.它们对DNA计算的理论与应用研究必将带来极大的便利.     

基于粘贴DNA计算模型的分子逻辑与门的实现

理论上来说,基于DNA的分子逻辑门是DNA计算机体系结构的产生基础和DNA计算机实现技术的硬件基础。文章提出了一种新的基于粘贴DNA计算模型的分子逻辑与门的实现方法。在此方法中,逻辑门、输入信号和输出信号是DNA分子。可以实现DNA类型的逻辑门操作。需要使用包括聚合酶链反应(DNA)、琼脂糖凝胶电泳、探针的标记与检测等标准的生物工程技术。这些技术集成于DNA芯片中可用于DNA计算机的研制。     

用于DNA数值计算的一种信息传递模式(英文)

数值计算是DNA计算的一个重要的研究方向,它直接导致了世界上第一台DNA计算机的诞生．而设计一个可以在较大范围内使用的计算机的一个前提条件是它执行数值计算的能力．这里引入一种通用的信息传递模式,利用这种模式的生化反应对DNA单链和不完全双链执行剪接操作,设计了一种N进制各位同时运算的并行计算的加法和减法的通用模型,可以实现数值计算的DNA自装配,使用DNA计算机进行数值计算比使用传统电子计算机进行数值计算的优势在于算法的巨大并行性．     

DNA编码文法的分析与设计

DNA编码问题是DNA计算中初始数据库的设计问题,DNA编码优劣直接影响DNA计算的成功与否。提出了将DNA编码视为是某个文法产生的语言的思想,并且证明了DNA编码文法的存在性;进而通过化简文法的字母表,将DNA编码文法的设计问题转化为二进制文法的设计问题;同时设计出产生某个具体DNA编码的文法,最后得到了DNA编码文法的两个性质。     

一种新的求解最小生成树问题的DNA算法

基于生化反应的生物智能计算是现阶段计算领域研究的热点,DNA计算是通过DNA分子之间的生化反应来进行计算的一种计算模式,凭借运算巨大的并行性和海量存储的优势,DNA计算在解决复杂运算问题方面的计算能力显而易见。设计了一种利用DNA计算来求解图的最小生成树的计算模型,采用一种特殊的编码方式来对顶点,边和权值进行编码,并且描述了MSTP解的计算过程。