计算机和人脑

人们经常盘问计算机专家,计算机究竟能否象人那样思维?他们的回答是饶有兴味的、可取的。不过,我想从生物学家的观点来研讨这个问题。我相信,通过对我们的大脑和计算机的活动情况的考查,能逐步接近于一种答案。原来,用作构建大脑和计算机的基本元件的活动行为是迥然不同的。计算机的基本元件是晶体管,它们起开关的作用。开关开时,电子就通过晶体管;开关闭时,信号就通不过。这两种状态相当于计算机使用的二进计数制中的1和0。人们一般认为大脑的基本元件是突触,它们亦起类似开关的作用。大脑中的电路取决于这些能开能关的突触开关。改变开关就改变电路;这样就改     

逻辑上的原子

气态铯原子可能看上去不像是看得见的物质——可构成象一台计算机一样精确和立体的物质。然而把它装入玻璃器内,并用激光代替穿过普通计算机的电子,你就可以得到一个未来光学计算机里的元件。在美国物理学会春季会议上,南加尼福利亚大学的Ran-ly Knize描述了他怎样建造一种叫“NOR”门电路的元件——一个从气态原子获得的计算机基本元件。这个NOR门电路仅当其于两个可能的输入信号中既不接收一个,也不接收另一个时才发射一个输出信号,在逻辑门电路中它享有特殊地位。Knize说,如     

修正变步长自适应算法

在系统识别领域,经常需要根据输入以及输出信号序列确定一个系统的参数,如传递函数等。当传递函数被看作一滤波器时,即相当于确定滤波器的各个参数。最小均方(LMS)自适应算法由于具有计算量小、收敛性能良好等特点而得到了广泛的应用。而在实际情形中,输入及输出信号序列通常包含直流分量,即信号序列的均值一般不为零。那么,直流信号对LMS算法的影响如何?本文正是从这一前提出发,将直流信号作为分析的起点,引入一种修正的变步长自适应算法。     

二端口网络噪声谱矩阵理论

信号检测系统中关键部件之一的低噪声前置放大器,通常是由低噪声放大器件及反馈网络联接而成.电路低噪声设计目的不仅是计算放大器的最佳源阻抗及最小噪声系数,而且要通过改变电路形式及反馈元件参数全面比较其性能,以期有好的噪声性能指标同时,能兼顾放大器其他性能指标.国内外现使用的噪声源迭加法是对电路中每个噪声源分别计算输出噪声功率,通过功率迭加法得到总输出噪声功率后,再等效到输入端的电压噪声E_n及电流噪声I_n,从而求出最小噪声系数及最佳源阻抗.由于电路中(特别是器件内部)有大量噪声源,这种方法的计算量十分惊人.而且由于噪声源之间相关性无法考虑,使计算误差较大(最多可     

自组装DNA链置换分子逻辑计算模型

将DNA自组装与链置换技术相结合,构建了DNA分子逻辑计算模型.通过输入DNA信号链,经特异性识别和链置换,自组装初始结构发生变化,并释放特定信号分子或结构作为输出.计算模型能通过DNA自组装结构电泳迁移率的改变输出计算结果.计算系统在室温下可自动触发、混合输入信号以及并行置换.另外,本模型中引入了单极和双极两种置换模式设计,其还具有并行信息处理和模块化组装等特点.最后经实验验证,通过输入特异性DNA分子链置换,该计算模型能正确输出逻辑计算结果.     

水稻mRNA多聚腺苷化信号位点的序列分析

大部分真核生物mRNA的加工涉及到mRNA前体的分裂/多聚腺苷化, 在3′-末端形成多聚腺苷酸(poly(A))尾巴. 为了研究水稻mRNA前体多聚腺苷化过程所必需的poly(A)加尾信号、下游调控元件和poly(A)位点等序列的特点, 用3′-末端带有poly(A) 的EST与全长cDNA序列进行比较, 建立了一个来自9953个基因的、覆盖12969条poly(A)位点两侧各40碱基序列的数据库. 结果发现, 只有7.9%的mRNA使用AAUAAA作为加尾信号, 超过60%使用AAUAAA的1~2个碱基变化的序列作为加尾信号, 11.5%的mRNA使用AAUGAA及其单碱基变化的加尾信号. 在约25%的mRNA的3′-末端存在多个poly(A)位点. 在90%的mRNA前体的加尾信号下游都能检测到富含U/GU的调控元件, 尤其在以AAUAAA的多碱基变化序列作为加尾信号的mRNA前体中, 半数以上都能在poly(A)位点两侧检测到下游调控元件. 而且, 这些调控元件的位置对poly(A)位点的选择有限制作用. 总之, 虽然水稻mRNA加尾信号的保守性较低, 但大量下游调控元件的存在保证了多聚腺苷化过程的正常进行.     

基于开关信号理论的三值nMOS电路设计

1 引言在指导二值逻辑电路设计的布尔代数中,二值变量仅用于表示电路中二种信号(如高低电平),而变量之间的诸基本运算则在电路中用基本门予以实现,并且在电路的逻辑设计中并不理会基本门的内部结构,因此说,布尔代数仅用于指导二值电路在门级的逻朝设计.类似地,在多值逻辑中的Post代数也只反映电路中多值信号的处理,也限于指导门级的逻辑设计.     

复相角神经网络模型的存储容量分析

建立和讨论多态人工神经网络模型,在图象自动识别中具有重要的应用意义。Noest提出了用复平面单位圆上的等距的q个离散点表示q值象点的q态神经网络模型。复相角模型把平面转动引入神经网络,每个神经元的任一个态表示一个转动操作。加权后的总输入信号实际上也     

利用DNA逻辑开关进行细胞内生物分子成像研究

上海应用物理研究所物理生物学实验室的研究人员，创新性地将DNA纳米技术与DNA计算相结合。设计了一系列基于三维DNA纳米结构的新型“DNA逻辑门”。这些逻辑门不仅能够对不同的输入信号产生响应，从而实现复杂的分子运算．而且可以主动穿过细胞膜．进入活细胞内实现生物分子成像。     

藏在沙子中的瑰宝

硅——藏在沙子中的瑰宝纯净的硅具有银白色光芒,其物理性质界于导体与绝缘体之间。正是这一性质决定了硅在计算机领域,在航天工业等高科技领域中的作用不可替代。在计算机领域中,用半导体硅制成的芯片被科学家誉为"神算子"、"智慧果",它是计算机的心脏元件,它使计算机具备了神话般的存储、运算、推理等逻辑功能。连当代计算机技术的发源地——美国加利福尼亚州的圣克拉拉县,也以"硅     

电脑日益与大脑攀亲

本世纪90年代初,科学家研制出大脑驱动系统。在此领域的先驱是美国的一家实验室。他们的驱动系统可使用户仅凭意念去开动机器,如开关电灯、调电视频道、甚至开车。人的每个心理和生理活动,都会从大脑神经细胞发出电信号,这些电信号汇集起来,并变成一个化学信号,后者再变成电脉冲。上述实验室利用的是脑中γ波。使用者必须静坐在驱动装置上,并戴上一顶附有不少电极的帽子,脑波子就是通过这些电极输入到电脑系统。他     

剩余类概念及其运算的一种课堂引入

文章通过今天是星期几,计算今后是星期几引入剩余类的概念,再通过任何两个数相加所得的天数是星期几引入剩余类加法的运算,通过任何两个数相乘所得的天数是星期几引入剩余类乘法的运算.     

-极小集理论及其应用

1977年,Hutton在完备格中引入了极小族概念,并证明了完全分配格L的每个元都有极小族。文献[2]中利用这种极小族深入研究了L上保并运算的交运算公式,为L上的拟一致结构理论奠定了基础。然而我们曾指出,从这种极小族的存在性推不出完全分配律。为此我们引入了一种较强的极小族概念,并证明了其存在性与完全分配律等价。本文将给出更     

小鼠β-簇珠蛋白基因LCR调控元件中DNase-I超敏感点Ⅲ(HS3)的研究

人与小鼠β-簇珠蛋白基因在结构与表达模式上存在极大的相似性.基因簇5’上游20kb内是一个Locus control region(LCR)顺式元件,由4个DNase-Ⅰ超敏感区(HSs)组成.相关的研究工作表明LCR对β-簇珠蛋白基因的红系组织专一性表达有重要作用,它的插入或缺失突变将导致基因表达的紊乱,甚至造成严重的贫血症状.近年来,人们对研究LCR调控元件在β-簇珠蛋白基因发育时期特异性表达中的调控机制给予了极大的关注.希望了解LCR元件中不同的HS是否参与β-簇珠蛋白基因的时期特异开关调节.转基因小鼠研究结果表明人LCR元件中HS3可能与发育早期的胚胎型珠蛋白基因的表达调控相关,但近来有关报道表明小鼠的HS3不为β-簇珠蛋白基因的开关所必需,并且仅部分参与了成年型的β-簇珠蛋白基因的调控.因此,HS3是否参与β-簇珠蛋白基因发育时期特异性的调控尚不完全清楚.     

电子人：新世纪新人类

最近,英国科学家沃里克在其寓所里,向来者演示了他多年研究的非凡成果。当他走近家门时,门便自动敞开,室内灯光自行开亮;进屋以后,浴盆自动放水;咖啡灶开始煮咖啡,酒桶开始温酒,电饭锅启动为主人煮饭……同时,有个悦耳的声音对他说:"早晨好,沃里克教授,有你的5封电子邮件"。这神气的一幕,是沃里克一手"编导演"的.他事先把直径3毫米的硅芯片植入自己的手臂。硅芯片中有微处理器,内设64个预先编好的指令程序。指令通过人体的特殊信号发出,传感器接收以后输入计算机,经过运算发出动作控制信号,便可实现上述各种生活服务、家务操作。这是人体与计算机交流"对     

生物传感技术开发应用现状和发展前景

生物传感器是一种由生物元件和物理元件构成的分析仪器，生物元件所提供的特异性反应及其信号由物理元件即传感器转变成光信号或电信号，用作生物元件的材料有：抗原、抗体、酶、核酸、受体、细胞和细胞器。它01能够与被测物起特异性反应、物理元件包括：光导纤维、测声仪器、压电晶体、及应用于电化学的各种电极。已有一些文章分析生物传感器的前景。一些优秀的技术专家估计到1997年其销售额将超过10亿美元。最近的一份报告则认为1．5～2亿美元，这一预测更为合理。Chemcor，研制DNA在微芯片上应用的基因传感器的公司，其销售额估计在200…     

玉米、二倍体多年生类玉米及其杂交后代异染色质纽重复序列在染色体上的分布

利用组成玉米异染色质纽的180-bp重复序列和TR-1元件以及45S rDNA对二倍体多年生类玉米(Zea diploperennis Iltis Doebtey, DP)、玉米自交系F102及其远缘杂交后代的有丝分裂中期染色体进行了定位. 在DP中, 第1和4染色体的短臂以及第4和5染色体的长臂上的异染色质纽只有180-bp重复序列信号, 此外, 在第2和5染色体的短臂以及第2, 6, 7, 8和9染色体的长臂同时检测到180-bp重复序列和TR-1的信号. 在玉米自交系F102中, 180-bp重复序列信号出现在第7染色体短臂和第8染色体一个成员的长臂, TR-1信号是在第6染色体的随体上, 该玉米自交系中没有观察到双重复序列同时出现的现象. 两物种间, 180-bp重复序列和TR-1元件信号大小、数目和染色体分布存在多态性, 同一种内部分同源染色体之间具有异态性. 以这些细胞学标记为探针, 玉米和DP种间杂交后代得以鉴定. 180-bp重复序列和TR-1元件比较定位分析有助于了解玉米属基因组间的结构和进化关系.     

辅酶类核开关的种类、结构和调控机制研究进展

核开关是一类保守的RNA元件,可以通过特异性识别小分子配体来开启或关闭下游相关基因的表达,进而调控细胞的生命活动。目前已鉴定出近60种核开关,它们分别识别不同的代谢物或小分子配体。随着这些核开关的发现,它们的序列特征、高级结构以及调控机制逐渐成为核开关领域的研究热点。截至目前,大部分核开关的三维结构已经被解析,相关研究不仅阐明了这些核开关对配体的特异性识别方式,还从分子层面阐释了其对下游基因表达的调控机制,为开发核开关相关应用提供了重要的研究基础。文章综述了目前已鉴定的核开关的种类和主要功能,详细探讨了辅酶类核开关的三维空间结构和配体识别机制,并展望了核开关的研究前景及潜在应用。     

基于剪接信号和调节元件序列特征的剪接位点预测方法

结合剪接相关的剪接信号和调节元件的序列特征信息, 发展高效的剪接位点预测方法, 是真核生物基因预测中一个新课题. 运用熵密度分布(EDP)距离方法、权重数组法(WAM)、κ检验等算法建立了剪接位点相关的剪接信号的统计模型, 同时基于无监督自学习的基序检测方法建立了调节元件的统计模型, 在此基础上设计了基于多层次支持向量机(SVM)的剪接位点预测新算法, 实现了真核基因剪接位点的从头(ab initio)预测. 对人类基因组剪接位点数据的大规模测试结果表明, 本研究提出的方法能够有效地预测人类基因组中的剪接位点, 预测水平不仅全面高于传统的基于剪接信号的预测方法GeneSplicer, 而且在总体预测精度上达到并大部分超过基于调节元件信号的预测方法SpliceScan. 对于低GC含量的基因序列, 本文方法的预测精度明显地高于其他两种方法.     

光致变色金属(Ru,Pt,Ln)-二芳基乙烯分子开关

借助于金属本身具有丰富的光、电、磁性质,将金属砌块引入到光致变色体系中,是获得结构新颖、性能独特金属分子开关的一条有效途径.本文简要介绍了光致变色分子开关的相关特征、种类、变色机理及其潜在应用;系统介绍了二芳基乙烯分子开关的研究概况;重点介绍了光致变色金属(Ru,Pt,Ln)-二芳基乙烯分子开关方面的研究成果及其在相关领域的潜在应用.最后对该领域的研究热点和发展趋势作了展望.