基于DNA链置换反应的编码器逻辑运算模型研究

作为自组装DNA计算领域中一门新技术,DNA链置换反应在分子计算领域得到了广泛的应用.基于自组装DNA计算原理,设计了对应不同逻辑门的DNA分子电路.基于DNA链置换反应机理构建了编码器逻辑电路的分子计算模型.当输入DNA分子信号链时,将不同分子浓度比的DNA分子逻辑门电路混合,借助分子间的特异性杂交反应及分子间链置换反应,最终可输出信号链分子.Visual DSD仿真结果表明了本文设计的编码器逻辑计算模型的可行性与准确性.为拓展分子逻辑电路的应用做出有益的探索.     

具有CO2分离的煤气化化学链置换燃烧初步研究

利用Fe2O3,Fe3O4作为载氧体,通过气化、化学链置换燃烧和联合循环等技术,实现燃煤发电的高效和CO2分离.假设煤气完全反应,建立了化学链置换燃烧空气反应器和燃料反应器的质量平衡和能量平衡数学模型,对置换燃烧系统特性进行仿真计算,研究了载氧体还原比率、循环倍率、煤气成分等参数对化学链置换燃烧性能的影响.结果表明:还原比率的升高将增加所需载氧体量,使空气反应器出口空气作功能力下降;循环倍率的提高将使空气反应器空气作功能力下降;而煤气中CH4体积分数升高,热值增加,空气反应器空气作功能力则随之增加.     

基于真值表变换的可逆逻辑综合算法

为实现将给定的二元可逆函数快速综合为相应电路,并保持其结果的最优或较优,提出一种基于真值表变换的快速综合算法.可逆函数与置换同构,任意置换均可表示为若干对换的乘积,通过将可逆函数转化为一系列对换的乘积,从对换的乘积中综合电路.对于3bit逻辑电路只有28种对换,事先将28种对换的最优电路存入库中生成3bit电路综合基,通过在库中查找快速生成可逆电路.根据逻辑门可交换规则引入优化方法,完成快速综合算法.结果表明,该方法不但可以提高可逆逻辑综合的效率,而且结构简单,易于实现,可以O(4n)的时间效率快速综合任意3bit可逆逻辑电路,实现综合结果达到或接近最优.     

基于异或门组合逻辑电路设计

通过分析异或门的特点及功能,阐述少变量逻辑函数基于异或门组合逻辑电路设计原理与方法,并举例说明。     

高灵敏度的精确DNA链置换逻辑门研究

随着生物化学技术的不断发展,以DNA分子作为存储数据和运算媒介的新型计算模型引起了研究者的广泛关注.采用编码DNA序列构建分子逻辑门是实现DNA可编程计算的基础,虽然传统的跷跷板门(seesaw gate)作为一种DNA逻辑门能够实现阶跃函数的效果,但是它在阈值附近的变化相对平缓,而且当输入超过阈值后,输出随输入增加难以稳定于期望数值,为此文章提出了基于DNA链置换的阶跃函数门.该逻辑门以四域信号链作为统一的DNA编码形式,通过湮灭反应设定阈值信号,通过支点互补程度控制反应顺序,使逻辑门的输出信号不但在阈值附近具有较高的突变灵敏度和准确度,而且当输入超过阈值后能稳定于期望值.随后基于阶跃函数门提出了能够区分"无信号输入信号"和"输入信号为低位"的与、或、非和异或门,解决了非门难以直接表示、需要通过双轨逻辑间接表示的问题.     

浅谈组合逻辑电路的设计

组合逻辑电路是将门电路按照数字信号由输入至输出单方向传递的工作方式组合起来而构成的逻辑电路,这种电路反映的是输入与输出之间一一对应的因果关系。本文通过实例详细阐述了多种设计组合逻辑电路的方法,并分析了他们的特点。     

逻辑电路中的竞争和冒险

在逻辑电路的设计过程中,由于门电路的延迟和输入信号经不同级数的门传输到输出级,从而在电路中出现竞争,有可能导致冒险,产生错误的结果,影响电路的正常工作。     

大型数字电路的动态电流测试模式

组合逻辑电路的最大动态电流测试应在电路的原始输入端施加一个特定的测试序列才能实现.文中提出一种算法模式可以快速生成所需的测试序列.算法与电路的原始输入端数无关.     

数字逻辑设计方法与应用

按照逻辑功能的不同特点，常把数字逻辑电路分为两大类：一类称为组合逻辑电路，一类称为时序逻辑电路。两类逻辑电路的功能描述方法、分析和设计方法不同。本文将对两类逻辑电路的分析与设计中的有关问题分类举例说明。一、组合逻辑电路设计组合逻辑电路的输出信号的稳态值仅决定于该时刻各个输入信号的取值，与电路前一时刻的逻辑状态无关。组合逻辑电路的逻辑功能表示方法常用逻辑函数表达式、真值表、卡诺图、逻辑图。组合逻辑电路的设计就是从给定的逻辑要求出发，求出完成逻辑要求的逻辑电路图，其设计过程通常分为四步，而最重要的一…     

水下作业机械手根关节行程限位电路的设计

研制了采用液压驱动的水下作业灵巧手,3个手指在一个液压马达驱动下,同时张开或收拢.为了限定3个手指跟关节的运动范围,需要设计3个手指行程限位控制电路.从液压马达正反转、内外侧行程限位开关等输入信号入手,依据手指运动规律,列出4个输入信号和两个输出信号间关系的真值表,推导出输入和输出信号问逻辑表达式,并在此基础上设计出行程限位电路.为了便于修改电路的逻辑功能,减少电路板上集成电路数量,控制电路的逻辑运算功能借助可编程逻辑电路实现.     

24 Gbit/s 0.2μm PHEMT复接器

本文利用Philips公司OMMIC 0．2μm GaAs PHEMT工艺,设计出24Gbit／s的复接器．应用源极耦合FET逻辑(SCFL),使逻辑电路能够在24Gbit／s速率上正常工作．时钟采用二倍频方案,解决了多级复接中的高速时钟问题．改进异或门拓扑结构实现的二倍频器,结构简单、实用,降低了电路复杂度．利用源极耦合电容的微分作用,加速晶体管开、关转换,提高了选择器工作速度．芯片通过功能测试验证,数据速率可达到24Gbit／s．     

组合逻辑电路可靠性的研究

对组合逻辑电路增加冗余后的可靠性概率进行了计算，指出为屏蔽可能引起输出错误的输入．组合逻辑电路各级电路之间应交错连接．     

基于真值表演算的四量子电路综合方法

为了能以较小的代价高效地自动构造量子可逆逻辑电路,提出了一种新颖的四量子可逆逻辑综合方法.该方法首先将一个四量子电路的函数表示成真值表的形式;然后利用传统的递归思想,通过对换演算,将四量子电路映射函数的真值表分解成2块相互独立的三量子电路映射函数的真值表;再查找相应的最优三量子电路,直接生成相关电路;最后将对换运算的电路并入该电路,经过局部优化即可生成最终电路.分析结果表明,用该方法综合四量子电路能大幅减少TOF门的数量,平均需要15.74个TOF门,最多只需24个TOF门.同时该算法避免了穷举法所需的时空复杂度太大的问题,便于经典计算机实现.     

采用自定义阈值的计算奇异扰动在构建二甲醚简化机理上的应用

将自定义误差阈值的计算奇异扰动(CSP)应用于包含55种物质和290步反应的二甲醚的详细机理上，构建了包含26种物质和20步反应的简化机理.开发了一套基于该算法的计算机程序--I-CSP.程序的输入数据包括:① 详细的反应机理；② 在Chemkin中计算的结果；③ 准稳态物质的数量.然后,将简化机理在均匀的反应器(包括自燃反应器和完全搅拌器)中进行验证.结果发现，计算结果与详细机理相比符合得相当好; 但当在非均匀反应器(一维、稳态、自由扩展预混合火焰)中验证时，结果显示出一定偏差.     

基于对换门库的可逆逻辑电路综合算法

为了将可逆函数以较小的代价自动构造为对应的可逆逻辑电路,提出了一种基于对换门库的综合算法.首先,将可逆函数的输出作为快速排序算法的输入数据,在排序算法中按顺序保留所交换的元素对,并输出该元素对序列；其次,利用置换群规则对该序列进行优化处理,获得相似度最高的对换序列；然后,逆序排列该对换序列,并基于对换门库生成可逆函数的初始电路；最后,应用电路门优化规则,对初始电路进行优化,得到最终的可逆逻辑电路.相比于其他算法,所提算法明显提高了可逆逻辑综合效率,其思想的简洁性使得算法更易于理解和实现.     

基于聚合酶链置换反应的2D-LASM混沌文本加密算法

针对现有的基于DNA序列进行信息加密算法中没有涉及到DNA计算中化学反应这一问题,提出了基于聚合酶链置换反应的2D-LASM混沌映射文本加密算法.该算法将混沌映射产生的伪随机序列和明文信息进行异或操作,然后转换成DNA序列;随后再将DNA序列进行聚合酶链置换反应得到新的DNA序列.对新的DNA序列进行解码,得到密文.最后对该算法的密钥空间进行分析,可知该算法具有较好的加密效果.     

面向神经形态系统的忆阻逻辑电路综述与展望

神经形态系统泛指受脑启发、使用非冯诺依曼结构体系的新型信息处理系统，由于其高度的并行计算能力、极低的功耗和存算一体的特征，逐渐成为了人工智能领域的研究热点之一.其中，逻辑电路是神经形态计算硬件实现的基本计算单元，对于构建新型神经形态系统具有重要的意义.现有的应用于神经形态系统的逻辑电路大多由二极管、三极管等传统元器件或集成芯片组成，在尺寸、性能方面存在限制.具有纳米尺寸、电阻可变且非易失、耗能低等特性的忆阻器为构建面向神经形态系统中的逻辑电路提供了新的思路.基于此，本文对近年来的忆阻逻辑电路进行了详细的梳理和分析，基于电路中输入输出逻辑状态变量的不同，将其大致分为输入输出变量均为电阻(R-R型)电路、输入输出状态变量均为电压(V-V型)电路、输入输出状态变量为阻值和电压的组合(R-V型/V-R型)电路3类.同时，从组成部分、计算方式、逻辑状态变量、外围电路的复杂度、能量损耗、级联能力、延时性7个方面对3类忆阻逻辑电路进行全面的对比和分析，总结不同电路拓扑结构的忆阻逻辑电路的优缺点.进一步，整理分析了现有忆阻逻辑电路在联想记忆、情感计算、模式识别等领域的潜在应用.针对忆阻逻辑电路在操作复...     

非钟控状态下的判优逻辑电路研究

以非钟控判优逻辑电路为例,探讨了判优逻辑电路的分类标准、类型定义及相互关系,给出了各种判优逻辑的实现电路,并就各种判优逻辑电路的性能和可行性进行了论述.研究结果不仅说明了判优逻辑电路具有不同的工作方式和应用环境,还有助于指导设计人员选择判优逻辑电路,设计高智能芯片.     

基于DNA链置换的可满足性问题的计算模型

可满足性问题是经典的NP完全问题之一。本文建立了一个基于DNA链置换的可满足性问题的计算模型,可满足性问题的约束条件被映射成计算模型上的荧光个数,将可满足性问题中变量的两种取值(0和1)分别设计成不同的DNA链,通过DNA链置换反应,最后观察反应后的计算模型上荧光个数找出可满足性问题的可行解。该模型具有操作简单,结果便于观察和检测的优点。     

人中耳听骨链置换数值模型

在人耳三维有限元模型的基础上,建立了听骨链置换三维有限元模型.模型中置换物将替代听骨链,将声音从鼓膜传递至镫骨底板.利用此数值模型研究了完全听骨链置换、锤骨保留与否及鼓膜重建对镫骨底板振动的影响.用数值方法解释了听骨链置换对传声的影响,以期为中耳疾病治疗及置换物设计提供力学参考.