DNA计算研究概述与分析

基于生化反应机理的DNA计算模型受到科学领域内许多不同学科学者们的关注。DNA计算已经形成国际科学前沿领域内研究的一个新的热点。主要介绍了Sticker模型的应用及布尔电路的仿真应用,并分析了DNA计算模型中存在的问题。最后,简要介绍了DNA计算研究存在的问题及未来的研究方向。     

赋权Hamilton路的DNA计算模型

DNA计算是一种基于生化反应的新型计算方式 ,目前已成为一个非常热门的研究领域。首先简单介绍了DNA分子的结构、计算机理及实现方式。然后 ,在Adleman工作的基础上 ,给出了赋权 (有向与无向 )型Hamil ton路问题的DNA计算模型。通过权值的转换方式 ,指出此模型对于任意实数权值的赋权图均适应。最后 ,指出了该模型存在的问题及进一步研究的方向。研究结果进一步证实了DNA计算的可行性。     

边连通度问题的三维DNA图结构解法

针对求边连通度这一难解问题,提出了三维DNA图结构算法。该算法利用k臂DNA这一特殊的分子结构构建了相应的图结构,通过相关的限制性内切酶处理和凝胶电泳分析来确定图的边连通度。通过探讨算法的可行性,基于目前的实验室技术给出了算法的具体分子生物学操作步骤。指出这一DNA结构可直观地反映图结构,易于建立图论模型。结论显示,该算法可以直观有效地求解边连通度,用于解某些难解问题有着特殊的优越性。     

定性仿真与人工智能的关系及计算机化解法体系

定性仿真是采用定性推理方法建立和求解定性代数方程或定性微分方程模型,得到被仿真对象的定性行为和展望的预测过程。定性仿真(QSIM)和基于深层知识的人工智能技术,在其核心内容上看是属于同一科学领域。图论方法是求解复杂定量或定性仿真模型的实用且有效的计算机化方法。提出了有关定量和定性仿真计算机化的解法体系,给出了一种计算机求解实例。     

基于粘贴DNA芯片模型的八皇后问题算法

提出了粘贴 DNA 芯片模型,该模型综合了粘贴模型的筛选功能和 DNA 芯片模型的检测功能.利用这两个特点设计了基于粘贴 DNA 芯片模型的求解八皇后问题全部解的 DNA 算法.该算法首先产生所有可能的解,再分别按照行要求,列要求和对角线要求逐步筛选出八皇后问题的全部解.利用 DNA 芯片检测出实验结果,然后对每个实验步骤分析了算法的生化实现过程并得到了八皇后问题的全部解.最后讨论了算法的复杂性及其优势.     

DNA计算与软计算

最近,DNA计算引起了人们的广泛兴趣,尤其是DNA计算与软计算的集成.本文较系统地介绍了与DNA计算相关的生物学知识、主要生物操作,给出了DNA计算模型及其算法实现,探讨了DNA计算与进化计算、模糊控制、神经网络和人工免疫系统进行集成的概念与方法.     

产业关联分析中的图论模型及应用研究

本文探讨了用于产业结构和产业关联分析的图论模型的研制问题，并在投入产出模型的基础上建立了一类图论模型．应用实例表明，利用这类图论模型，我们可以确定产业的不同意义下的产业集，从新的角度分析主导产业的选择等，从而能在深层次上认识产业结构及产业关联状况．     

基于复杂网络的空中交通复杂性度量方法

基于交通复杂程度揭示空域系统服务能力是空中交通管理领域的研究热点。本文通过计算航空器迫近效应、态势可控性指数建立了航空器间的内禀复杂度计算模型。基于复杂网络理论,建立了反映航空器复杂性关系的加权网络模型,通过网络平均距离计算得出扇区交通的整体复杂性。通过采集厦门管制区的雷达数据进行了计算分析,结果表明本文提出的复杂度计算模型更准确地反映了扇区交通复杂程度,为有效实施空中交通管理提供了科学依据。     

基于自组装DNA计算的RSA密码系统破译方案

自组装DNA计算在解决NP问题,尤其是破译密码系统方面,具有传统计算机无法比拟的优势。采用DNA分子瓦编码信息,借助于分子瓦之间的粘性末端进行自组装,给出了乘法运算的实现方案。在此基础上,通过引入非确定性的指派分子瓦,提出了一种用自组装DNA计算破译RSA公钥密码系统的非确定性算法。通过创建数以亿计的参与计算的DNA分子瓦,在DNA计算能力允许的范围内,该算法可以并行地测试每个可能的因子,以高概率地分解整数。该方法最大的优点是充分利用了DNA分子瓦具有的海量存储能力、生化反应的巨大并行性以及组装的自发有序性。     

几个图矩阵及其应用

在科学、工程、经济、管理等各个方面存在着大量的系统问题。在描述这些系统时图论是一个非常有用的工具。实际上,任一个涉及二元关系的系统都可以用图论表示出来。关于图论的第一篇文章是18世纪瑞士著名数学家尤拉在图论的基础上解决了有名的     

Job shop scheduling problem based on DNA computing

1 .INTRODUCTIONDNA is a high-molecular weight compound. Itsbasic composition includes one phosphate group,one deoxyribose sugar ,and one nitrogenous base .There are four kinds of nitrogenous bases :adenine(A) , guanine ( G) , cytosine ( C) , and thymine(T) . DNAis a double helix consisting of two sin-gle strand deoxynucleotide chains runningin an an-tiparallel configuration (Fig. 1) . After determi-ning the precise structure of DNA, many experi-mental methods have been invented inclu…     

粗糙集代数关系的图结构分析

粗糙图理论是知识发现、知识挖掘的新的理论工具.结合粗糙图理论,构造了基于代数算子的粗糙图结构,将分析多个粗糙集之间的代数关系映射为相应粗糙图的结构分析.结合粗糙图理论中的类最短路算法,以情感计算中挖掘性格规律为例说明了该方法的应用过程.粗糙集代数关系的图结构分析是粗糙集理论中又一研究方向.     

面向理论解的有限元等价模型态生成策略研究

在有限元技术的广泛应用中,存在一个普遍问题,即分析复杂模型十分耗费计算资源。怎样改造模型,使得模型改造前后的分析解的差异在可接受范围内,并有效提高计算效率一直是研究热点。引入的多态模型理论可通过肇低初始模型复杂度生成模型态,并用模型态代替初始模型进行计算以提高计算效率。由有限元误差估计理论推导可知,为了使初始模型与其模型态的分析解差异可控,必须首先保证两者的理论解差异可忽略。因此,以初始模型中的几句特征力研究对象,探索合适的特征改造策略,使得依据该策略生成的模型态与初始模型的理论解差异可忽略不升,即两者在理论解的角度上是等价的,为进一步量化估计初始模型与模型态的分析解差异打下工作基础。     

有向最短哈密尔顿路问题的DNA算法

首次提出了基于分子生物技术的有向最短哈密尔顿路问题的DNA (deoxyribonucleicacid)算法 ,将顶点、权值用DNA片段编码 ,边的方向通过顶点的编码获得。将这些DNA片段放入溶液中进行生化反应 ,通过基本的生物操作及生物酶完成解的产生及最终解的分离。该算法的创新之处在于权值的设计 ,合理有效地用DNA序列表示权值的大小 ,以便于使用常规的生物分离方法进行最优路径的选择。依据分子生物学的实验方法 ,说明了所提算法是有效和可行的。     

定性定量集成模型的求解技术研究

已有的模型求解技术较好地解决了连续模型、离散模型和连续离散混合模型等定量模型的求解问题,但是针对包含定性定量混合模型的求解问题尚缺乏很好的求解策略,大都仅针对于特定的定性模型与定量模型进行集成求解。引入定性定量集成模型求解技术将更好的解决这一问题。首先介绍了定性定量集成求解的相关工作,提出了定性定量集成模型的联合求解策略,包括时间管理与数据交互的方法及基于SRML的定性定量交互接口方法。最后,给出一个应用示例和结论。     

网格计算资源调度方案及其Petri网建模与分析

通过对现有网格计算资源调度方案的分析,提出了网格计算资源的三层调度方案,该方案与已有的方案相比,更能体现网格资源的特点。利用Petri网这一具有描述并发、异步、动态等事件能力的图形与数学工具,对所提出的调度方案进行了模拟与分析。为不同层次的调度者构造了不同的扩展有色时延Petri网模型,并利用Petri网的共享合成技术得到整个系统的Petri网模型。同时给出了资源调度所对应的Petri网的可达任务图的概念,利用可达任务图,分析了诸如吞吐量、负载平衡、调度时间等资源调度的一些重要特性。     

基于网格计算的近海岸波浪仿真

波浪仿真是海岸工程领域中一件非常有意义的工作。但是，从目前海岸工程界两大类波浪数学模型研究来看，即：能量平衡模型和质量、动量守恒模型，都存在着巨大的计算量问题。若仅用一台微机进行计算，不能够得到实时动态的仿真结果。从网格计算思想出发，采用SWAN（Simulating WAves Nearshore）模型，提出了网格计算的体系结构和基于网格计算的动态波浪仿真的建模，最后对近海岸波浪进行动态仿真。