DNA计算机原理、进展及难点(V):DNA分子的固定技术

在DNA计算机的研制中,DNA分子的固定是首先需要处理的一个最为基本的技术问题.事实上,DNA分子的固定技术不仅是生物计算的一个基本技术,而且是整个基因工程、生物芯片,甚至某些疾病诊疗的基础.基于此,文中将对DNA分子的固定技术给予较为系统的研讨,包括基本原理、具体方法等.文中引入了"DNA分子固定系统"的结构体系,并对该结构体系中载体子系统、固定剂子系统、标记子系统这3个主要子系统进行了详细的论述.     

用于DNA计算的微流控制系统研究进展

分析了应用于生物工程目的微机电系统——微流控制系统在DNA计算机研究中的相关进展。从对DNA及蛋白质分子的操控及检测两个方面介绍了微流控制系统的研究进展，论述了微流控制系统向复杂化、空间结构三维化的发展方向。分析了国内外对显微结构下目标三维检测的最新研究进展，针对DNA计算中的输入输出问题给出了微流控制解决方案。     

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。     

粘贴DNA计算模型的几种分子逻辑门的实现

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。在这篇论文中,我们在先前提出的基于粘贴DNA计算模型的分子逻辑与门的实现方法的基础上,进一步提出了基于粘贴DNA计算模型的分子逻辑或门和与非门的实现方法。与先前方法类似,逻辑门、输入信号和输出信号是DNA分子。可以实现OR,NOT和NAND类型的逻辑门操作。需要使用包括聚合酶链反应(PCR),琼脂糖凝胶电泳,探针的标记与检测等生物工程技术。这些技术集成于DNA芯片中可用于DNA计算机的研制。     

DNA密码研究现状及展望

密码学作为信息安全的重点,一直以来都是讨论的热点。DNA分子强大的存储能力以及DNA分子计算的超低能耗和较快的并行处理速度,使DNA分子计算迅速受到广泛关注。DNA分子计算涉及生物、计算机、数学等领域,目前已出现许多DNA分子计算的研究方向。特别是在密码模型研究方面,利用DNA分子计算能力破解传统密码系统,结合新技术与现有技术,在传统密码系统的基础上形成更加可靠稳定的新密码系统,这给现代密码系统带来了机遇和挑战。文章描述了利用DNA分子构造计算模型对DES、RSA、NTRU等传统密码机制进行破解,结合一次性密码本等密码原理提出了新的加密解密模型,总结了当前DNA密码研究存在的不足,并展望了其在信息安全领域的发展前景。     

深入浅出DNA分子计算

DNA分子计算技术是人类在计算机缩微化进程中涌现出的一项新技术。追溯到DNA分子计算技术产生的历史背景,介绍了此项技术实现的理论基础,同时与传统电子计算机作比,列举出目前DNA分子计算技术的优劣势所在,并通过解决一个传统货郎担问题的实例,讲述这种基于DNA分子计算技术的生物计算机的工作机制。     

深入浅出DNA分子计算

DNA分子计算技术是人类在计算机缩微化进程中涌现出的一项新技术.追溯到DNA分子计算技术产生的历史背景,介绍了此项技术实现的理论基础,同时与传统电子计算机作比,列举出目前DNA分子计算技术的优劣势所在,并通过解决一个传统货郎担问题的实例,讲述这种基于DNA分子计算技术的生物计算机的工作机制.     

DNA计算中的信息安全技术

DNA计算是一种模拟生物分子的结构并借助于分子生物技术进行计算的新模式。它引入了崭新的数据结构和计算方法,为解决NP完全问题提供了全新的途径。由于DNA计算具有信息处理的高并行性、低能耗及高存储密度等优点,对传统的基于计算安全的密码体系提出了挑战。DNA密码便是近年来伴随着DNA计算的研究而出现的密码学新领域。用DNA分子作为信息载体,以实现数据隐藏、认证、加密等安全技术。在简要回顾DNA计算原理的基础上,详细分析了基于DNA的一次一密方案以及Boneh用DNA计算机破解DES的方法;最后探讨在DNA计算中的信息安全技术。     

DNA逻辑计算模型的研究现状与展望

DNA计算因其优异的计算能力已经成为当前研究热点,DNA逻辑计算模型是DNA计算体系与运算实现的重要依托。按应用技术将现有DNA逻辑计算模型进行分类：基于链置换的DNA逻辑计算模型、基于核酶的DNA逻辑计算模型、基于G-quadruplex的DNA逻辑计算模型、基于DNA自组装的逻辑计算模型、基于其他分子技术和分子材料的DNA逻辑计算模型。首先阐述了DNA逻辑计算的研究背景和研究目的以及现阶段在生物分子检测、疾病诊断、多因素分析和生物成像等领域的应用并简述其相关概念;然后梳理各DNA逻辑计算模型的研究历史和现状,分析各类逻辑计算模型所应用的分子操控技术和分子材料以及优缺点和应用前景;最后归纳总结DNA逻辑计算领域当前研究热点和发展前景,为未来提出全新的计算方式奠定基础,为信息、医疗等领域提供更好的服务。     

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．     

基于径向基函数网络的显微结构下目标三维测量

本文基于对显微结构下目标三维特征分析,结合神经网络算法,提出了基于神经网络算法的目标三维测量。通过径向基函数网络对实现了对目标图像的小波特征提取与测量。将对信号的小波包分析与RBF网络的结合,以较小的计算代价实现了对目标图像的三维特征的提取与测量。     

信息模型驱动的信息系统开发与元信息系统

信息系统开发经历了以计算为中心、数据为中心、对象为中心(数据与处理一体化)和正在发展的以模型为中心的四个阶段。以模型为中心的阶段的出现,使信息系统开发成为一个由信息模型(Information Model)驱动的过程,信息模型将贯穿于信息系统的分析、设计、实现、配置、维护和管理的各个阶段,从而需要一个基于信息模型的、辅助和管理信息系统开发与运行过程的信息系统,即元信息系统。     

Significance of Models of Computation,from Turing Model to Natural Computation

The increased interactivity and connectivity of computational devices along with the spreading of computational tools and computational thinking across the fields, has changed our understanding of the nature of computing. In the course of this development computing models have been extended from the initial abstract symbol manipulating mechanisms of stand-alone, discrete sequential machines, to the models of natural computing in the physical world, generally concurrent asynchronous processes capable of modelling living systems, their informational structures and dynamics on both symbolic and sub-symbolic information processing levels. Present account of models of computation highlights several topics of importance for the development of new understanding of computing and its role: natural computation and the relationship between the model and physical implementation, interactivity as fundamental for computational modelling of concurrent information processing systems such as living organisms and their networks, and the new developments in logic needed to support this generalized framework. Computing understood as information processing is closely related to natural sciences; it helps us recognize connections between sciences, and provides a unified approach for modeling and simulating of both living and non-living systems.     

UNICORE: uniform access to supercomputing as an element of electronic commerce

The battle for the desktop has been won by workstations and PCs. Offering computational capacity adequate for most applications, and superior user interfaces, they also incorporate the user’s link to a global information base via the World Wide Web. By contrast, High Performance Computing facilities tend to be increasingly isolated by such deterrents as geographical remoteness, architectural individuality, and the non-uniform operational policies of autonomous centres. The future of such centralised Supercomputing facilities and large scale data resources may depend to a large extent on the development of interfaces for accessing their resources from the user’s desktop in a uniform and user-friendly manner; otherwise, High Performance Computing may fall short of its full potential, becoming increasingly specialised and less competitive. In the most pessimistic scenario, the volume of the HPC market could fall below the threshold required for its economic survival in the free marketplace. The Uniform Interface to Computing Resources (UNICORE) project addresses these issues using the mechanisms of the World Wide Web (WWW).     

Implementation of an ant colony system for DNA sequence optimization

DNA computation exploits the computational power inherent in molecules for information processing. However, in order to perform the computation correctly, a set of good DNA sequences is crucial. A lot of work has been carried out on designing good DNA sequences to archive a reliable molecular computation. In this article, the ant colony system (ACS) is introduced as a new tool for DNA sequence design. In this approach, the DNA sequence design is modeled as a path-finding problem, which consists of four nodes, to enable the implementation of the ACS. The results of the proposed approach are compared with other methods such as the genetic algorithm.     

基于知识粒度的不完备决策表的属性约简的矩阵算法

通过考虑云计算环境下的服务器资源负载严重、资源描述方式单一以及资源配置方法效率不高的问题以及云计算本身的特点,根据本体论和多代理机制提出一种高效实用的基于域(DOMAIN)和虚拟组织(Virtual Organiza-tion i.e.VO)的完全分布的、高效的资源配置策略。在这个策略中,每个节点都采用CCSM(Cloud Computing SystemModel)体系结构,该体系结构根据本体论引入了多代理的分层结构,并利用本体论表达语义信息来对资源进行管理,根据分层结构可以减少远程访问的时间,提高访问效率。根据语义信息来获得对概念的统一理解形式,过滤掉无关信息以缩小查询范围,并利用概念关联进行推理以实现对查询请求的泛化,由此可以提高查询过程中的查全率和查准率。     

基于网格计算的供应链管理系统模型研究

介绍了供应链管理系统，针对目前供应链管理系统现状，把先进的供应链管理技术、信息技术、数据通信技术及计算机处理技术等有效地综合运用，提出了基于网格计算的供应链管理系统模型。     

Granular computing neural-fuzzy modelling: A neutrosophic approach

Granular computing is a computational paradigm that mimics human cognition in terms of grouping similar information together. Compatibility operators such as cardinality, orientation, density, and multidimensional length act on both in raw data and information granules which are formed from raw data providing a framework for human-like information processing where information granulation is intrinsic. Granular computing, as a computational concept, is not new, however it is only relatively recent when this concept has been formalised computationally via the use of Computational Intelligence methods such as Fuzzy Logic and Rough Sets. Neutrosophy is a unifying field in logics that extents the concept of fuzzy sets into a three-valued logic that uses an indeterminacy value, and it is the basis of neutrosophic logic, neutrosophic probability, neutrosophic statistics and interval valued neutrosophic theory. In this paper we present a new framework for creating Granular Computing Neural-Fuzzy modelling structures via the use of Neutrosophic Logic to address the issue of uncertainty during the data granulation process. The theoretical and computational aspects of the approach are presented and discussed in this paper, as well as a case study using real industrial data. The case study under investigation is the predictive modelling of the Charpy Toughness of heat-treated steel; a process that exhibits very high uncertainty in the measurements due to the thermomechanical complexity of the Charpy test itself. The results show that the proposed approach leads to more meaningful and simpler granular models, with a better generalisation performance as compared to other recent modelling attempts on the same data set.     

分布式文件系统

文件系统是计算机系统重要的组成部分，随着网络技术的发展，独立平台上的文件系统有向局域网和广域网上发展的趋势，逐渐形成分布式计算机环境中的一个支撑技术──分布式文件系统。本文首先叙述分布式文件系统的基本概念，发展历史以及几个成熟的分布式文件系统，然后介绍一下支持分布式文件系统的关键技术─—虚拟文件系统、高速缓存技术以及所需的通讯技术。