DNA计算的应用与展望

DNA 计算机是当前研究的热点问题，我国的研究刚刚起步，本文详细论述了DNA序列的概念及性质，DNA计算的原理，同时介绍了DNA计算的研究进展概况。     

DNA粘接计算模型及其应用

DNA计算是应用分子生物技术进行计算的新方法。应用形式语言及自动机理论技术研究DNA计算理论,有利于推动理论计算科学的发展。本文根据DNA分子的结构及特点给出了DNA分子的形式化描述,介绍了DNA粘接计算模型的文法结构和计算能力,并应用DNA计算方法求解3-SAT问题。     

质粒DNA计算模型的研究

介绍了一种以非线性的闭环质粒为基础的DNA计算模型,被用于计算的质粒都有一个独特的DNA插入片断,所有的片断保持在相应的限制性内切位点,用剪切与粘贴操作完成DNA计算过程。目的是简化DNA计算过程及其模型。另外,还介绍了质粒DNA计算模型的基本思想和对应的数学描写,该模型的计算以及应用还需要以后继续研究。     

基于k-臂分子求解最短路径的DNA计算模型

为有效求解最短路径问题, 避免传统算法计算量大、 求解时间长的问题, 充分发挥DNA(Deoxyribo Nuclec Acid)计算的并行性在求解复杂计算问题的优势, 提出一种基于k-臂分子和粘贴计算求解最短路径问题的DNA计算模型, 阐述了顶点、边及权值的编码方案, 描述了求解最短路径的DNA算法, 经验证, 该模型对求解最短路径问题是有效的。     

最短路径问题的DNA算法

最短路径问题是在一个带权图的两个顶点之间找出一条具有最小权和路径的问题,它是图论中一个经典的NP完全问题,用电子计算机需要指数级的时间内才能得到解决,本文基于分子生物技术并利用Adleman-Lipton模型给出最短路径问题的DNA算法,这个DNA算法理论上能在多项式的时间内解决这个NP完全问题。具体地对个城市的最短路径问题,首先将它视为一个具有顶点和边的图,并将顶点,边分别用DNA链编码表示,边的方向通过顶点的编码获得;再将这些DNA链投放在试管中进行生物化学反应,利用DNA计算的高效并行性,通过基本的生物实验操作最后得到最短路径问题的解,其过程的复杂度为O(n)。该算法的创新之处在于表示城市和路径的DNA链长度的设计以及在操作中巧妙的消除了路径途经城市数目不同的影响,能使我们在合理小的范围内寻找最短路径问题的解,较大地简化了问题的复杂度。     

质粒DNA计算模型的计算体系

首先从具体实例入手抽象和归纳出质粒DNA计算模型的概念,并对质粒DNA计算模型计算体系的2个基本要素———计算物质和计算手段进行研究,由此形成了质粒DNA计算模型完备的计算体系;然后针对质粒DNA计算模型计算体系的应用,分析和解决了经常出现的关键问题.讨论了初始质粒DNA重新合成的重要性,并给出了重新合成的方法;接着对计算体系的2个基本实验(酶切和酶连实验)的成功率问题进行了分析,并提出了解决的方案;最后对检测实验进行了分析,提出了检测多种DNA序列的检测方法.对这些问题的分析和解决有利于质粒DNA计算模型理论的完善和应用的拓广.     

一种基于DNA自组装模型求解最大团问题的算法

基于tiles理论模型和已有DNA自组装模型,结合最大团问题给出基于DNA自组装模型的算法设计,得到具体设计初始分子、规则分子和检测分子所需的DAE块种类.在此基础上采用荧光标记和凝胶电泳生物操作提出了一种求解最大团问题算法.该算法设计tiles的种类为Θ(n2+|E|),其生物操作复杂性为Θ(1).此算法降低了实验的复杂度,而且保证了实验的易操作性和结果的准确性。     

基于粘贴系统求解无向图最短路径问题的DNA计算模型

提出了用粘贴系统求解赋权无向图中固定端点最短路径的DNA算法。该算法首先将无向图中每条边用两条方向相反的有向边代替,将无向图转化为有向图,同时利用粘贴系统的巨大并行性得到两端点间的所有路径,最后通过探针、电泳等分子生物技术手段获得最短路径,并通过实例说明算法的可行性。     

基于混合统计模型的DNA序列压缩算法

基于专家模型算法(XM算法)原理和有限上下文混合统计模型估计DNA序列每一个符号的概率,提出一种基于混合统计模型的DNA序列压缩算法.将采用混合统计模型计算出的概率估计应用于算术编码中,对标准DNA序列集的符号位进行压缩编码.实验结果表明,文中提出的混合统计模型能得到比原有限上下文模型更好的压缩效果,且能比其他经典DNA序列压缩算法产生更大的压缩率,弥补基于统计信息的当前较先进的XM算法用于标准DNA序列集时一些数据的不足,但对高通量DNA系列的压缩效果有待提高.     

图的最小顶点覆盖的粘贴DNA计算模型

本文在对经典粘贴模型以及全信息化的粘贴DNA计算模型的基本方法进行充分讨论的基础上,提出一种用粘贴DNA计算模型解决图的最小顶点覆盖问题的新方案,将数学问题的求解同并行生物操作有效结合.     

基于隐马尔可夫模型的DNA序列识别

利用隐马尔可夫模型训练中不同结构的DNA序列的L值分布范围不同的特点,对传统多类投票模型进行改进,提出一种优于传统算法的快速训练算法,该算法只需训练出一类隐马尔可夫模型参数.对DNA内含子和外显子序列进行识别,平均识别率达到了90.8%.与支持向量机相比,隐马尔可夫模型在解决多分类问题方面具有优势,不但计算时间少,而且识别率高.     

Markov链模型在异常检测上的应用研究

Markov链模型作为一种统计分析方法是异常检测的重要分析手段，论文分别从单步、多步Markov链和基于Markov链的序列预测三个方面，研究了Markov链模型在异常检测检测上的应用。实验表明，该方法在不需要任何攻击领域知识的情况下，能很好检测出SendMail系统调用的异常行为。     

移动Ad Hoc网络QoS路由的闭环DNA计算模型

提出针对移动Ad Hoc网络QoS路由问题的闭环DNA计算模型.对每条路径进行弧、费用、探针的3组编码,再采用有目的的终止技术合成所有从起点到终点的弧首尾相连路径,然后通过接入实验和电泳实验得到费用最小路径,并通过检测实验输出所有费用最小路径,同时给出了算法的生化实现过程.实验结果表明:在不增加算法复杂度情况下获得了QoS路由问题的最优解.     

DNA计算的研究现状与展望

基于硅材料的微电子技术由于工艺技术和基本理论上的局限,使得现有电子计算机无法满足科技发展对计算能力的需求.由于具有超强的并行运算能力和巨大的数据存储能力,DNA计算始终是新型计算机领域研究的热门.DNA计算的研究已经涉及到DNA计算模型、 DNA计算机系统、 DNA计算的应用等诸多方面.文章从DNA计算流程、DNA计算模型、DNA计算机、DNA计算应用研究等几个方面,综述了DNA计算研究的现状.同时,也指出了DNA计算存在的问题,并从DNA编码设计、DNA计算噪声控制等方面阐述了未来研究方向.相信随着生物技术、纳米技术等的进一步发展,DNA计算一定能够发挥出自身的优势和潜力,能够为国防建设、信息安全、基础科学研究、生命科学研究等方面提供更好的服务.     

基于改进的粘贴模型求解图最大独立集的DNA算法

改进的DNA粘贴模型在解决SAT问题时所需的寡核苷酸片段数量有显著降低,对改进的粘贴模型做了进一步的改进,建立了图最大独立集的一种改进的DNA粘贴模型.首先将图的独立集问题转化为可满足性问题,然后利用本文改进的粘贴模型给出了图的最大独立集的DNA算法.最后通过一个实例给出算法实现并求出了最大独立集.     

确立DNA双螺旋结构模型过程的启示--纪念华生、克里克的论文发表50周年

1953年4月25日在生命科学的发展历史上是一个非常有意义的日子。这一天出版的英国《自然》杂志上刊登了由美国年轻的分子生物学家华生(JamesDewey Watson,1928—)和英国物理学家克里克(FrancisHarryComptonCrick ,1916—)共同撰写的一篇不足1000个词的小论文 ,题目是“核酸的分子结构”(MOLECULARSTRUCTUREOFNUCLEICACIDS) ,副标题为“脱氧核糖核酸的结构”。他们俩在这篇论文中提出了今天已广为人知的脱氧核糖核酸(DeoxyribonucleicAcid ,简称RNA)结构的双螺旋模型 ,由于这个模型合理地阐明了遗传物质———基因的特征 ,…     

短肢剪力墙结构特点与不同计算模型的应用分析

根据文献分析总结了短肢剪力墙结构受力特点,结合工程实例运用商业软件分析比较了短肢剪力墙结构体系三种计算模型,为设计人员选择计算模型和校核计算结果提供参考。     

急性心肌梗塞、甲状腺功能异常、NIDDM与血清甘胆酸水平关系的探讨

本文对NIDDM患者、甲状腺功能异常患者、急性心肌梗塞患者血清甘胆酸水平进行了测定和分析。结果NIDDM患者血清CG（ng／ml）水平（325．14±748．09）、急性心肌梗塞患者（912．8±1485．2）、甲亢组（620．3±625．6），先天性甲低组（1384．2±1984．4）、后天性甲低组（407．6±445．8）均比对照组（121．6±72．6）增高（P＜0．001）。治疗后血清甘胆酸水平下降。说明上述几种疾病患者有肝功能损伤，提示对在肝脏代谢的药物慎用。     

现代遗传学与周易模型构建的比较研究

在现代遗传学领域中,遗传理论体系的模型构建与中国古代周易理论中的模型构建,有着惊人的吻合度。本文通过对现代遗传学与周易的对比研究,重点论述了遗传学中的太极演进模式、核苷酸的三联体密码与周易64卦的对应关系、周易六爻模型与DNA区段模型的对应关系、遗传变异与六爻模型的对应关系,并指出了周易思维模型对现代科学技术的指导作用。