DNA计算机中广义表数据结构的设计与实现(英文)

类似于电子计算机,数据结构能帮助DNA计算机合理、高效地组织要处理的信息.文中提出了DNA计算机中广义表的一种设计方法.首先,讨论了k-臂 DNA分子的结构及其在DNA计算中的应用.接着,在讨论了广义表存储结构的同时.给出了广义表两种节点的k-臂 DNA编码的形式描述.最后详细描述了DNA计算机中广义表主要操作的实现算法.这些操作包括初始化空的广义表,创建包含指定元素的广义表和遍历广义表的元素.文中的方法可推广到DNA计算机上其它非线性数据结构.     

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计算机原理、进展及难点（I）：生物计算机系统及其在图论中的应用

基于生化反应机理的DNA计算机模型受到科学领导内许多不同科学者们的关注与兴趣。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。DNA计算机的研制需要诸如生物工程、计算机科学、数学、物理、化学、信息科学、微电子技术、激光技术以及控制科学等许多学科的共同协作攻关。该系列文章拟对DNA计算机的基本原理、研究进展DNA计算的模型以及当前研究中的难点给予研讨。该文属首篇，重点讨论了DNA计算机的基本原理，引入了生物计算系统的概念，并较系统地讨论了DNA计算模型在图与组合优化中的研究进展。     

一种求解Ramsey数的DNA计算机算法

Ramsey理论是组合数学中一个庞大而又丰富的领域,在集合论、逻辑学、分析以及代数学上具有极重要的应用.Ramsey数的求解是非常困难的,迄今为止只求出9个Ramsey数的准确值.探讨了DNA生物分子超级计算在求解这一困难数学问题的可能性.将Adleman-Lipton模型生物操作与粘贴模型解空间相结合的DNA计算模型...     

）NA计算机中广义表数据结构的设计与实现

类似于电子计算机,数据结构能帮助DNA计算机合理、高效地组织要处理的信息．文中提出了DNA计算机中广义表的一种设计方法．首先,讨论了k-臂DNA分子的结构及其在DNA计算中的应用．接着,在讨论了广义表存储结构的同时,给出了广义表两种节点的k-臂DNA编码的形式描述．最后详细描述了DNA计算机中广义表主要操作的实现算法．这些操作包括初始化空的广义表,创建包含指定元素的广义表和遍历广义表的元素．文中的方法可推广到DNA计算机上其它非线性数据结构．     

一种DNA计算机与电子计算机之间的通信模型

提出了一种DNA计算机和电子计算机之间通信的层次模型.首先,为了使电子计算机能够对DNA计算进行控制,研究并设计了适合于DNA计算的反应器;然后给出了DNA计算机与电子计算机之间通信的层次模型;最后描述了选择操作在该层次模型上的求解方法以表明其可行性.本文工作为发展DNA计算机和电子计算机相集成的杂合计算机提供了一种通信模型和方法.     

精确覆盖问题的O(1.414~n)链数DNA计算机算法

DNA计算机的可扩展性问题是近年来生物计算领域的重要研究重点之一.根据精确覆盖问题DNA计算求解过程中的并行计算需求,将Aldeman-Lipton模型的操作与粘贴模型的解空间结合,引入荧光标记和凝胶电泳技术,提出了一种求解精确覆盖问题的DNA计算模型和基于分治方法的DNA计算机算法.算法由初始解空间生成算法Init()、冗余解删除算法IllegalRemove()和并行搜索器ParallelSeacher()共3个子算法组成.与同类算法的性能比较分析表明:本算法在保持多项式生物操作复杂性的条件下,将求解n维精确覆盖问题的DNA链数从O(2n)减少至O(1.414n),从而将DNA计算机在试管内可求解的精确覆盖问题集合的基数从60提高到120,改进了相关文献的研究结果.     

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计算机:原理、进展及难点(Ⅱ)计算机"数据库"的形成--DNA分子的合成问题

基于生化反应机理的DNA计算机模型引起了科学领域内许多不同学科学者们的关注与兴趣．DNA计算已经成为国际科学研究前沿领域内的一个新热点．DNA计算机的研制需要诸如生物工程、计算机科学、数学、物理、化学、信息科学、微电子技术、激光技术以及控制科学等许多学科的共同协作攻关．作者以系列文章的形式拟对DNA计算机的基本原理、研究进展、DNA计算的模型以及当前研究中的难点给予研讨．该文属第二篇,重点讨论DNA计算机研制中DNA分子的合成问题．DNA分子的合成问题不仅是DNA计算中生物操作过程首先要处理的问题,而且是DNA计算机研制中必须要解决的问题,因为最终实用化的DNA计算机应是一种全自动化的．如何将DNA分子的合成过程与编码、其它生化操作自动地衔接起来是全自动化DNA计算机当前研究的关键难题．若要解决这个问题,人们必须很熟悉有关DNA分子合成的基本原理以及合成技术．这也是该文的动机．     

DNA计算机中队列数据结构的设计及实现

随着改革开放,我国的科学在近几年得到了迅猛的发展,电子信息技术行业也发生着日新月异的变化,是的计算机越来越广泛的被应用到我们日常的工作、生活中。随着电子计算机的发展,计算机的功能也越来越强大,计算机的存储量和处理数据的能力给人们的生活和工作带来了诸多便利,DNA计算机通过利用分子之间的相互作用而形成,所以在DNA计算机的队列数据结构中可以通过特定的限制酶对其进行标记、剪切,以此来完成插队和出列的一系列操作。DNA计算机作为模拟生物分子结构而形成的一种新型计算机,需要通过相关数据结构有效的组织DNA计算机进行数据处理。本文通过对DNA计算机的特征进行简单介绍,进而对DNA计算机中队列数据结构的设局与实现进行进一步的分析。     

并行型Ramsey数DNA计算模型

求解Ramsey数的困难在于需要搜索的解空间太大,而传统的电子计算机无法在有效的时间和存储空间上进行求解.由于DNA计算具有巨大的并行性和高密度存储能力等优点,文中研究了Ramsey数的DNA计算模型.针对传统的Ramsey数DNA计算模型存在的DNA序列量过多和序列过长的不足,利用DNA分子的特性以及生物操作将非解尽可能较早地消除,提出了并行型Ramsey数DNA计算模型,并以R(3,10)为例,给出了具体的求解步骤.     

一种基于DNA计算机的堆栈存储结构

DNA计算机要走向实际应用,需要合理的数据结构来有效组织信息。堆栈是典型的数据结构,因此,研究它在DNA计算机中的存储结构具有重要价值。在参考已有研究成果的基础上,结合生物操作和生物酶的特性,提出堆栈在DNA计算机中存储结构的设计方法,并阐述堆栈DNA编码的约束规则。通过实例分析,验证该种堆栈存储结构设计具有可行性。     

DNA计算与DNA计算机研究进展与展望

DNA computing is a new method based on biochemical reactions and molecular biology technology.The paper first introduces the basic principle and advantages of DNA computing, and then surveys DNA computing and DNA computer, finally, points out current existing problems and future search directions of DNA computing and DNA computer.     

DNA计算在产品创新设计中的应用

将DNA计算应用于产品创新设计的建模过程中。建立经验产品模型库,对产品的功能、结构、外观等因素进行DNA编码。针对用户需求,对目标产品进行编码,利用DNA计算实现联想记忆,构建计算模型。采用进化技术对建立的模型进行杂交、变异、布尔运算等创新操作,产生各种创新产品。通过一个桌子创新设计实例验证该方法的可行性和实用性。     

Application of a novel IWO to the design of encoding sequences for DNA computing

Encoding and processing information in DNA-, RNA- and other biomolecule-based devices is an important requirement for DNA based computing with potentially important applications. To make DNA computing more reliable, much work has focused on designing the good DNA sequences. However, this is a bothersome task as encoding problem is an NP problem. In this paper, a new methodology based on the IWO algorithm is developed to optimize encoding sequences. Firstly, the mathematics models of constrained objective optimization design for encoding problems based on the thermodynamic criteria are set up. Then, a modified IWO method is developed by defining the colonizing behavior of weeds to overcome the obstacles of the original IWO algorithm, which cannot be applied to discrete problems directly. The experimental results show that the proposed method is effective and convenient for the user to design and select effective DNA sequences in silicon for controllable DNA computing.     

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。     

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．