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.     

基于链置换神经网络的印刷体汉字数字识别

链置换技术是一种体外恒温无酶的分子计算技术,近年来已成为DNA计算领域的常用技术,而人工神经网络是一种模仿生物神经网络结构和功能的计算模型。基于链置换技术可以用生物分子构建神经网络,并作为分类器用于执行各种模式识别任务。文章以链置换逻辑门为基础,构建了一个赢家通吃的分子神经网络计算系统,完成了印刷体汉字数字的模式识别任务。首先将代表数字模式的图片转化成用DNA序列编码的分子数据,再将人工合成的DNA数据链输入到分子神经网络计算系统中,该网络能够利用DNA链置换技术执行生物分子计算,从而实现对输入DNA数据模式的分类,最终的分类结果将会通过荧光分子修饰单链DNA输出,并通过光电信号转换自动识别。仿真实验和生物实验证明了基于链置换的分子神经网络可以出色地完成印刷体汉字数字识别的任务。     

基于三变量双输出通用阈值逻辑门的查表设计

介绍并讨论了逻辑函数的分类,给出三变量函数的P分类表和接线顺序表.对于以RM展开式表示的任意三变量逻辑函数,提出使用三变量双输出通用阈值逻辑门实现任意三变量函数的查表设计方法,通过若干设计实例证明此方法的有效性.     

基于DNA折纸术的三值逻辑与门计算模型

多值逻辑是布尔逻辑的一种扩展形式,在许多应用中经常会遇到关于多值逻辑的问题。文章在基于DNA折纸术求解三值逻辑与门的运算中,以DNA单链或分子信标作为输入对脚手架链进行固定,从而形成二级结构;通过反应后荧光强度和凝胶电泳2种方法结合,来判断逻辑与门的运算结果。在整个反应过程中,只需要对DNA链的序列进行相应设计,可以减少因步骤繁多、错误杂交引起的误差。此外,该模型具有操作简单、灵敏度高、易于观察的优点,为多值逻辑研究提供了一种新思路。     

基于分子信标的逻辑门的计算模型

基于DNA计算的布尔电路的模拟是DNA计算研究中的一个非常具有应用前景的潜在的研究方向。利用分子信标和三链核酸分子的高度特异性及稳定性,提出了一个逻辑与、逻辑或门的DNA计算模型。基于分子信标的二种状态,将逻辑门的信息处理过程分为计算和输出二个子过程,从而使得这种基于DNA分子的逻辑门具有重复可用性,为构建基于DNA分子的大规模集成电路奠定了基础。     

通过DNA聚合剪切放大体系提高RNA的检测灵敏度

基于循环的DNA剪切循环放大分子机器构建了一个RNA传感器。该分子机器以RNA为输入,产生大量的DNA片段,并替换报告探针上的荧光DNA从而产生荧光信号,实现对靶RNA浓度的放大检测。本分子机器分为两部分,反应部分和报告部分。在反应部分,以靶RNA为输入条件,以一个特殊设计的探针为反应模板引发一个自发连续的DNA聚合-剪切反应网络,重复产生大量信号DNA链;这些信号DNA链进入报告部分,通过杂交替换反应从一个报告探针上替换下带有荧光DNA序列,释放到溶液中。这样通过剪切产生的大量DNA适体序列被释放到溶液中,并替换报告探针上的荧光DNA,实现信号的放大。     

逻辑自动机分析中的递归泛函方法

§1.引言所谓逻辑自动机(logical automata),指的是一种逻辑结构,它的唯一功能是对给予它的刺激作出相应的反应.这种刺激与反应通常由一连串的离散的信号组成,分别叫做自动机的输入与输出.对于那些出现信号的时刻,从自动机开始工作的时刻算起用非负整数给予编号以后,每一输入与每一输出就表现为一个从非负整数到信号集的映照.再进一步地对所有可能出现的信号用非负整数编号后,输入与输出就表现为以非负整数为定义域及值域的函数,而一个给定的自动机就表现为以这些函数作为自变元及值的泛函.     

基于阶跃函数的故障树最小割集算法

运用阶跃函数表达故障树,提出了一种计算故障树最小割集的方法.通过对故障树中逻辑"与"门和"或"门的特点进行分析,推导出故障树逻辑关系与阶跃函数之间的转换规则,利用该规则可将故障树转化为便于编程求解的函数表达式.并对算法进行改进,从而大大降低了计算量.通过实例验证了该方法能快速准确地获得故障树的最小割集.     

具有ReLU函数的动力神经场方程稳定解的存在性

为进一步探索动力神经场的相关性质,将单调递增但是无界的ReLU函数作为阈值函数运用在一维的Amari动力神经场中,这与将单调有界的阶跃函数或Sigmoid型函数作为阈值函数的传统动力神经场研究不同。在不考虑输入,且相互作用核为高斯函数的情况下,对3种不同的稳定解进行研究,得出Amari动力神经场稳定解的存在条件和相关性质。     

噪声改善多元信号的相关性

在4种典型噪声下讨论了噪声改善多元信号的相关性.当输入信号在阈上时,随着噪声强度的增强,输入信号与输出信号之间的相关性越来越小,噪声总是恶化信号的传榆;当输入信号在阈下时,随着噪声强度的增强,输入信号与输出信号之间的相关系数先是单调递增,达到一个最大值然后再单调递减,适量的噪声能改善信号的相关性,随机谐振现象存在.随着阈值系统阈值的增大,随机谐振功效逐渐降低,最佳噪声强度逐渐增大.     

异或门的DNA计算模型

利用DNA链置换反应分别求解二输入和三输入异或门逻辑电路.对于二输入异或门电路,将不同输入值编译成不同数量输入链,将特定数量的输入链加入反应器中,与反应器中的反应链发生链置换反应,充分反应后,通过判断检验器中绿色荧光分子明灭从而得到异或门电路的解;二输入异或门逻辑电路可以推广到三输入异或门逻辑电路.该方法具有操作简单,实验成本低,可行性高等优点.     

基于三变量通用阈值逻辑门的查表设计

介绍并讨论了逻辑函数的RM展开与分类,给出了基于逻辑函数RM展开的三变量函数P分类表、接线顺序表以及P分类代表函数的接线方案.对于以RM展开式表示的任意三变量逻辑函数,提出了基于三变量通用阈值逻辑门的查表设计方法,并给出了具体设计实例.     

采用Chen-Mbius斜正交性的保密通信系统设计与仿真

为克服传输线带宽受限的困难,利用Chen-Mbius变换生成的函数族的斜正交性设计一种高速保密的通信系统,并通过DSP Builder仿真平台验证了通信系统的正确性.采用高速A/D转换将各种信号都转换成数字信号,然后将串行的数字信号转换成N位一组的并行信号,每位信号(1或0)用一个特殊变换函数族的逆变换波形进行编码.输出时,这N位(或N个)编码波形是直接叠加在一起,从一条传输线上输出的,而在接收端,这些输出的信号被同时输入N个并行的信号判别端.每个判别端生成一个特殊变换函数的正函数信号与送入的N个编码波形的叠加进行正交积分运算,判别出每一位的数字信号.     

基于变化趋势的闭环控制系统报警监控方法

在现代工业系统中,传统的闭环控制系统大多通过对监控信号设置报警阈值来检测系统的运行情况,但此类检测方法往往存在大量的干扰报警。本文提出一种基于变化趋势的闭环控制系统报警监控方法,用来在检测异常状况的同时,减少干扰报警次数。本方法首先确定控制信号滞后于过程输出信号的延迟时间,以此作为报警持续时间的阈值;其次将滑动窗口提取的过程输出信号及控制信号的子序列分别进行最优拟合,并对拟合结果进行定性趋势分析,用特征字符表示趋势变化的特征;最后对比两个信号的特征字符,当特征字符不一致的持续时间超过阈值时触发报警。本文通过实际工业案例验证了所提方法的有效性。     

一类典型模糊逻辑控制器的输出结构

研究一类特殊的多输入单输出的模糊逻辑控制器 ,其组成规则中的输入输出语言变量的语言值均取正规的三角形隶属函数 ,且分别作成其相应论域的模糊划分 ,在其输入输出之间存在一种特殊的映射关系———线性规则映射 .经分析得到结论 :模糊逻辑控制器的输出可以表示成输入的凸组合函数 .这一结论建立了模糊逻辑控制器的精确数学模型 ,对于模糊逻辑控制器的分析和调整提供了直接依据 .     

多输入多输出单边逻辑函数优化系统的设计研究

逻辑综合的作用是在功能等价的条件下减少电路中的元件数目,使电路体积减少、能耗降低、故障率下降、稳定度提高。对于超大变量多输入多输出逻辑函数优化,存储开销对输入变量呈2幂次方增长。针对多输入多输出单边逻辑函数的特性,通过引入特征矩阵和状态矢量的描述,求解多输入多输出单边逻辑函数补集,以积项扩展为基础,完成多输入多输出单边逻辑函数无冗余覆盖。编程实现了多输入多输出单边函数逻辑优化的算法,对影响单边函数逻辑优化效率的因素(输入变量数、输出变量数、积项数和无关因子)进行了分析,软件系统在奔腾1.8 MHz、512 M的计算机上通过了正确性验证与测试。测试结果表明性能良好,有效的降低了系统的存储空间和时间开销。     

基于择多门的QCA自动逻辑综合

为了实现三输入布尔函数的自动综合,文章提出了卡诺图八位二进制表达式的概念。对于任意3-feasible布尔函数,它的卡诺图八位二进制表达式范围为00000000-11111111(0～255),以量子元胞自动机(quantum cellular automata,QCA)中的择多门为基础,将40个基本函数按照M(M1,M2,M3)的规则充分搭配,得到的结果范围为0～255,即实现了任意3-feasible布尔函数逻辑功能。输入目标函数F,按照择多门最少、反相器最少、门输入最少的原则编程筛选出能实现F逻辑功能的最优M (M1,M2,M3)组合。仿真结果表明,对于任意的3-feasible函数,最后都可以用不超过4个择多门、2级逻辑层的择多逻辑表达式表示,从而实现了三输入的自动逻辑综合,方便QCA电路的搭建。     

基于DNA链置换的分子逻辑门计算模型

DNA计算是近年来的研究热点,分子逻辑门是DNA计算机体系结构和运算实现的重要基础。将DNA自组装与链置换技术和荧光标记相结合,在现有的链置换逻辑计算模型的基础上,构造了非门,与门,与非门,或门和或非门。可在室温下进行,减少了因复杂的生物操作步骤带来的误差。使用荧光检测来判断逻辑结果,操作简单,容易检测,且灵敏度高。     

采用 Chen-M(o)bius 斜正交性的保密通信系统设计与仿真

为克服传输线带宽受限的困难,利用Chen-M(o)bius变换生成的函数族的斜正交性设计一种高速保密的通信系统,并通过DSP Builder仿真平台验证了通信系统的正确性.采用高速A/D转换将各种信号都转换成数字信号,然后将串行的数字信号转换成N位一组的并行信号,每位信号(1或0)用一个特殊变换函数族的逆变换波形进行编码.输出时,这N位(或N个)编码波形是直接叠加在一起,从一条传输线上输出的,而在接收端,这些输出的信号被同时输入N个并行的信号判别端.每个判别端生成一个特殊变换函数的正函数信号与送入的N个编码波形的叠加进行正交积分运算,判别出每一位的数字信号.     

求解二阶定常系统动态输出的公式

本文是以二阶实矩阵函数的计算公式为基础,利用电子计算机来求解二阶定常系统的动态输出,文中输入函数以单位阶跃函数为例,给出了程序框图和计算公式,读者可使用各种语言编制程序,也可根据本公式的推导方法,对不同的输入函数,去求解二阶定常系统的动态输出.