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计算中编码问题的研究

编码是DNA计算的开始,对DNA计算尤为的重要。编码的好坏直接影响计算反应过程的质量。本文简要描述了DNA编码的理论,总结了编码的约束条件和几个模型的DNA序列的设计。最后,指出了编码问题的研究方向。     

DNA Tile计算简述

自1953年Watson和Crick首次提出DNA双螺旋结构以来,DNA作为遗传物质、信息载体和纳米材料被广泛研究,并成为多个领域的研究对象,如基因工程、DNA酶、生物信息学、信息存储、DNA纳米技术等.DNA作为一种天然的纳米材料,具备自组装的能力(A-T、C-G),使其在纳米结构领域成为备受瞩目的材料之一.以DNA构建的纳米结构形态不一,其构建的方法则主要分为两种:DNA Tile和DNA折纸.文章主要阐述DNA Tile的发展历程及其在纳米结构构建领域的应用,并着重介绍DNA Tile在计算领域的广泛应用.     

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.     

求解接点网络问题的DNA算法

利用DNA的二级结构——发卡构形，给出了求解接点网络问题的DNA算法．首先用DNA分子编码接点网络问题，然后利用DNA分子的自组装和形成二级结构的能力来求解问题．算法具有自动化实现计算的特点，计算所需的实验操作比Lipton提出的算法少，同时计算所需的DNA量也比Lipton提出的算法少．     

DNA自组装与信息存储

脱氧核糖核酸(Deoxyribonucleic acid,DNA)作为未来数据的存储介质具有巨大的潜力.近年来,DNA自组装技术发展迅速,其中DNA折纸(origami)和DNA瓦片(tile)设计及组装技术已经实现了纳米结构的原子级精度.DNA自组装纳米结构因其具有空间可寻址性、可编程性等优点,为基于DNA自组装的信...     

DNA计算原理与发展

DNA计算是一种摸拟生物分子DNA的结构并借助分子生物技术进行计算的新方法,为NP完全问题的解决提供了一种全新的途径,具有广阔的应用前景。本文首先介绍了DNA计算的基本思想;然后综述了DNA算例及其模型;指出了DNA计算的应用及目前存在的问题;最后对DNA计算的发展前景进行展望。     

高分子络合法自组装ZnO纳米结构和形貌调控

研究采用高分子络合法工艺制备ZnO纳米结构材料时晶体尺寸、形貌和质量的控制影响因素和机理.发现ZnO纳米结构的自组装生长由其极性生长特征和高分子网络骨架限域所决定.采用不同络合材料可调控ZnO纳米结构的形貌,如以聚乙烯醇、聚丙烯酰胺等高分子材料作为络合剂时,分别可以得到均匀直径的ZnO纳米棒、纳米线,而作为对比,当以氨水、柠檬酸钠和六亚甲基四胺等小分子材料作为络合剂时,则分别得到ZnO纳米花、纳米片和棒槌状纳米棒;控制适度弱碱性的络合溶液pH值有利于ZnO纳米结构沿［0001］取向生长,在弱碱性溶液中易得到长柱状ZnO纳米线,而在强碱性溶液中易形成短的ZnO纳米棒以至颗粒.     

DNA计算研究的新进展

DNA计算(DNA computing)是伴随着分子生物学的兴起和发展而出现的．作为一种全新的算法，DNA计算显示了其进行复杂运算的可行性．该文介绍DNA计算的机理，探讨了目前DNA计算的研究进展，并介绍了表面固定的生物计算和由输入DNA分子同时提供数据和燃料的生物分子自动机．     

利用发夹结构分子实现栈式结构的DNA计算模型

为使DNA计算机能像电子计算机一样解决数据的组织与存储问题, 提出了一种利用发夹结构分子实现栈式数据结构的DNA计算模型,描述了数据的存储和组织方式以及元素入栈、 出栈等操作的生物操作过程。经验证, DNA计算模型求解数据的组织问题是可行的, 有助于DNA计算机走向实际应用。     

基于分子重组技术的DNA计算

DNA计算是计算科学和分子生物学相结合的新领域。目前关于DNA计算的研究主要是抽象的计算模型和简单的原理性试验。DNA剪接计算模型是以生物DNA分子重组技术为基础的文法系统。本文主要介绍DNA剪接计算模型的文法结构及计算方法,证明了DNA剪接模型可以计算所有图灵机可计算函数。     

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。     

最大匹配问题的三链DNA计算模型

三螺旋结构的DNA链具有稳定性,在一定条件下易分解等特点,因此得到的三链模型具有错解率低的优点。利用三链模型来讨论最大匹配问题,拓展了DNA计算解决问题的方法和应用领域。     

三维DNA自组装在多维背包问题中的应用研究

利用DNA自组装执行计算的思想已从实验上被证明了其可行性．已有多种理论模型被提出用以解决各种NP问题．基于DNA Tile自组装模型理论在二维下的扩展,本文设计了可以实现这一算法的三维DNA Tile组装系统,提出了一种用于解决多维背包问题的三维DNA自组装模型．该模型可以非确定性的输出可行性解决方案．分析表明系统可以在线性组装步骤内完成计算,所需的Tile种类数与问题维数无关．为探索三维DNA自组装的计算能力进行了一次有意义的尝试．     

云计算研究综述

介绍了云计算产生的背景和云计算的定义,辨析了云计算与其他计算形式的区别,阐述了云计算的特点及其体系结构,展望了云计算的发展前景。     

Arithmetic computation using self-assembly of DNA tiles: subtraction and division

Recently,experiments have demonstrated that simple binary arithmetic and logical operations can be computed by the process of selfassembly of DNA tiles.In this paper,we show how the tile assembly process can be used for subtraction and division.In order to achieve this aim,four systems,including the comparator system,the duplicator system,the subtraction system,and the division system,are proposed to compute the difference and quotient of two input numbers using the tile assembly model.This work indicates that these systems can be carried out in polynomial time with optimal O(1)distinct tile types in parallel and at very low cost.Furthermore,we provide a scheme to factor the product of two prime numbers,and it is a breakthrough in basic biological operations using a molecular computer by self-assembly.     

基于分子生物技术的DNA计算系统

为解决DNA计算模型随机初始化过程存在的问题,提出数据初始化模型,保证了初始数据的完整性,减少了计算过程中参与筛选的DNA链的数量,提高了计算精度。针对生物实验反应时间较长,活性DNA材料成本高的现状,开发了仿生DNA计算系统,通过仿真实验解决了哈密顿问题。