活体生物计算模型的研究进展及展望(英文)

活体生物计算模型是基于生物体内各种生化分子以特定的形式互相协作、处理信息的能力而出现的一种新的计算模型．由于其计算组成部件是直接镶嵌在生物活体里面,并且显示具有一定的计算能力,这可以使人们深人研究生物体信息处理能力以及获得对这种能力的有效控制．该文介绍了近几年几类体内生物计算模型,用于求解NP完全问题、基因逻辑电路、分子自动机研究状况,并对未来的发展方向进行了展望．     

最小支配集问题的活体分子计算模型

生物体内分子网络巾信息的传输、储存、放大、整合等大量仟务可以看成是一种生物分子计算过程.文中提出了一种活体分子计算模型,借助RNA干扰技术和乳糖操纵子调控模型,在细胞内构建了一个基因网络,用于求解图的最小支配集.该模型展示了利用牛物体自身的信息处理能力进行计算的能力,在生物体内建立具有一定智能的分子机器,这将在计算科学、生物学、医学上有着深远的应用前景.     

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。     

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。