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。     

基于密度的最小生成树聚类算法研究

基于密度的方法是一种相当有效的聚类方法,能够发现任意形状的聚类,对噪声数据不敏感,但是聚类结果严重依赖于用户参数的合理选择。针对其存在的问题,将最小生成树理论与基于密度的方法相结合,提出了一种基于密度的最小生成树聚类算法。通过构造、分割最小生成树得到确定样本空间划分的最小生成子树;根据子树特性,产生局部密度参数;并对生成子树进行局部密度聚类。理论分析和应用结果表明。该算法不仅体现了基于密度聚类方法的优点,聚类结果不依赖于用户参数的选择,使数据聚类更合理,特别是对大型数据库非常有效;也体现了数据分区的思想,使其可以并行执行,进一步提高了信息处理的时空效率和性能。     

数据存储新方向:DNA分子存储技术

存储技术已经成为提高计算机系统的关键。DNA存储技术是一种基于生物分子的数据存储技术。作为生物分子计算机领域的一个重要分支,由于它具有存储密度高、硬件成本低廉、存取高度并行性、扩充性强、储存长久性等优点,极有可能替代传统的存储系统。这里首先回顾了DNA存储技术的起源与发展,接着介绍了其存储原理、研究的内容与方法,最后对DNA存储技术的发展进行了展望。     

基于比特置换与核酸序列库的混沌图像加密算法

提出了一种基于比特置换与DNA序列运算的混沌图像加密的算法。该算法首先利用Chen系统产生混沌映射索引对图像进行像素位置置乱,结合蝶形网络对比特位置乱,以实现位级别置乱。再对图像进行DNA编码,并与核酸序列进行代数运算,实现像素的替代,进一步提高了加密的安全性。最后通过密文反馈来进一步增强算法的混淆和扩散特性。实验和安全性分析结果表明,该算法不仅密钥空间大、对密钥的敏感性强,而且能有效抵御统计性分析和穷举分析等攻击操作。     

基于总线耦合器的低压配电监控系统设计

研究了低压配电监控系统的要求,详细阐述了基于总线耦合器的低压配电监控系统的实现方案,描述了系统的硬软件配置及主要技术特点,给出了一个高效的低压配电监控管理系统实例.经系统测试和运行表明,总线耦合器与监控主机通讯可靠、准确,实时性满足了供配电监控系统的要求,具有一定的参考价值和广阔的应用前景.     

基于文化遗传算法的DNA编码序列设计

DNA编码问题是DNA计算的关键,然而,它已被证明为NP困难问题,通常采用优化算法求解。针对传统遗传算法缺乏有效指导,容易陷入局部极值的缺点,结合文化算法采用种群空间和信念空间的双层进化结构进行寻优,提出了一种基于遗传算法和文化算法的混合优化算法用于解决DNA编码问题。仿真结果表明该混合算法能有效地用于DNA编码序列设计。     

基于填充曲线和相邻像素比特置乱的图像加密方法

为提高图像传输安全性，该文提出一种基于填充曲线和相邻像素比特置乱的加密算法。首先，设计一种新的填充曲线用于图像像素的全局置乱。其次，将混沌序列作为约瑟夫遍历的起点和步长，利用改进的约瑟夫遍历方法对相邻像素进行比特级置乱。像素级和比特级的双重置换，打破了图像像素间的高度相关性。最后，通过双向密文反馈，进一步提高方法的安全性。此外，设计了一种与明文图像关联的自适应密钥生成方法，以克服选择/已知明文攻击。并从密钥空间、密钥灵敏度、信息熵和相关性等性能指标对该方案进行了分析，结果表明，该算法具有良好的性能和足够的安全性。     

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。     

基于微流控技术图顶点着色问题的DNA计算模型

为减少DNA计算中的人为操作,实现对生化操作的精确控制,设计了一种基于微流控技术求解图顶点着色问题的微流控DNA计算模型。通过温度来控制微反应器中DNA链库与磁珠探针的杂交与变性,并利用不同电极间的电位差来驱动DNA分子在微通道内移动以实现整个计算过程。分析表明,采用本文模型可以自动化地求解任意一个图顶点着色问题,提高了DNA计算的可靠性。     

基于改进的粒子群遗传算法的DNA编码序列优化

在DNA计算中,DNA编码序列的设计是影响DNA计算可靠性的重要手段.在不同的DNA序列设计中,应该选择适当的约束条件,并且根据相应的约束条件提出每个DNA应该相应满足的评估公式.文中从DNA编码设计应满足的多约束条件中选取适当的约束条件,提出评估公式,并采用改进的粒子群遗传算法来解决多目标优化问题.同时根据得到的序列与已有序列在综合适应度函数结果上进行对比,结果证明了该方法的有效性.