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。     

DNA正则语言与DNA正则文法的对应关系

以生物学的相关知识为背景,在国内外对DNA计算与DNA计算机研究的基础上,利用DNA分子链具有的Watson-Crick互补结构和其巨大的并行性这两大生物特征所呈现的数学特征,在经典自动机的基础上定义了DNA自动机、DNA正则语言及DNA正则文法,并证明DNA正则语言与DNA正则文法的对应关系.     

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。     

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。     

DNA芯片在最短公共超串问题中的应用

DNA芯片技术是近年来生命科学与信息科学的新兴研究领域,其突出特点在于它的高度并行性、多样化、微型化以及自动化.最短公共超串问题是计算机科学中的NP-完全问题.笔者在DNA计算和DNA芯片基础上,提出了基于DNA芯片解决最短公共超串问题的DNA计算新模型.该模型可对信息高度并行获取,并且具有操作易自动化的优点.     

DNA折纸术——全编程的信息工具

DNA作为信息分子在构建2D及3D几何形状的纳米级结构上有多种优点.二维和三维结构的组装可以通过DNA链的组合、DNA块的拼接实现.而随着DNA折纸术的出现,更是实现任意平面结构设计的可能.DNA二维平面的设计已被证实是图灵等价的.本文主要介绍基于DNA折纸的计算模型及DNA折纸术在信息领域方面的应用.     

DNA芯片在最短公共超串问题中的应用

DNA芯片技术是近年来生命科学与信息科学的新兴研究领域，其突出特点在于它的高度并行性、多样化、微型化以及自动化，最短公共超串问题是计算机科学中的NP-完全问题．笔者在DNA计算和DNA芯片基础上，提出了基于DNA芯片解决最短公共超串问题的DNA计算新模型．该模型可对信息高度并行获取，并且具有操作易自动化的优点．     

DNA计算方法与应用

简要介绍DNA计算产生的历史背景,结合图论例子（邮递员路线图）叙述DNA计算的基本概念与计算模型等方面内容。     

DNA计算在图论中的应用

介绍了DNA计算在图论中应用的一些结果.如中国邮递员问题的DNA计算模型;0-1规划的DNA计算模型最大团问题;图着色问题和最小覆盖问题的表面DNA计算模型等.     

基于DNA链置换的可满足性问题的计算模型

可满足性问题是经典的NP完全问题之一。本文建立了一个基于DNA链置换的可满足性问题的计算模型,可满足性问题的约束条件被映射成计算模型上的荧光个数,将可满足性问题中变量的两种取值(0和1)分别设计成不同的DNA链,通过DNA链置换反应,最后观察反应后的计算模型上荧光个数找出可满足性问题的可行解。该模型具有操作简单,结果便于观察和检测的优点。     

Molecular logic computing model based on self-assembly of DNA nanoparticles

In this paper, a logic computing model was constructed using a DNA nanoparticle, combined with color change technology of DNA/Au nanoparticle conjugates, and DNA computing. Several important technologies are utilized in this molecular computing model: DNA self-assembly, DNA/Au nanoparticle conjugation, and the color change resulting from Au nanoparticle aggregation. The simple logic computing model was realized by a color change, resulting from changing of DNA self-assembly. Based on this computing model, a set of operations computing model was also established, by which a simple logic problem was solved. To enlarge the applications of this logic nanocomputing system, a molecular detection method was developed for H1N1 virus gene detection.     

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.     

自组装DNA计算研究难点与展望

随着DNA计算领域研究的深入,自装组DNA计算的研究成为了并行计算领域的研究热点,在本文中,作者主要分析讲述当前自组装DNA计算的几种结构形式：一维的、二维的以及三维的自组装DNA分子结构特点和发展现状,并且提出现在自组装DNA计算发展的难点以及今后的发展展望。随着多学科交叉融合力度的加大,自组装DNA计算将会成为生物信息学、应用数学、计算机仿真学、智能计算、纳米材料科学等多领域专家的重要研究方向。     

分子生物计算在逻辑演算中的应用

DNA计算是一种基于生化反应机理的新型信息处理模式,与基于图灵机思想的电子计算机原理截然不同。近年来,DNA分子生物计算理论、实验技术的快速发展为DNA计算机的实现技术提供了一种新的理论和手段。文章首次尝试了DNA计算在逻辑演算中的应用,拓宽了DNA计算的应用领域。模型的最大优点是反应物可以在溶液中充分混合接触而进行生化反应,充分体现了DNA计算巨大并行性的优点,另外编码数和操作数都是线性增加的。     

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。     

Solid phase based DNA solution of the coloring problem

DNA computing has the potential to tackle computationally difficult problems that have real-world implications.The parallel search capabilities of DNA make it a valuable tool for approaching intractable computational problems,for which conventional computers have limited potentials.Up to now,many accomplishments have been achieved to improve its performance and increase its reliability.In this paper,the coloring problem has been solved by means of molecular biology techniques.The coloring problem is a well-known NP-complete problem.This work represents further evidence for the ability of DNA computing to solve NP-complete problems.     

DNA计算机

脱氧核糖核酸（简称DNA）是生物体内的一种具有双螺旋结构的遗传物质,用DNA可以进行运算,即构成的DNA计算机能很快地求解复杂的问题;以DNA编码为信息的载体,DNA计算机中的输入和输出设备都是DNA的,链用一系列二进制的数代表所求问题中的变量,用DNA中特有的寡核苷酸序列表示这些二进制的数,再将DNA利用分子生物和化学组装技术组装到芯片上,利用DNA杂交化学方法,排除各种代表不正确解的寡核苷酸序列,最后通过聚合酶链式反应（PCR）和各种检测技术读出保留在芯片上的DNA序列,读出的DNA序列所代表的二进制数即为所求问题的解,本文将从DNA运算过程入手,介绍DNA计算机的原理和DNA计算机的若干最新研究进展。     

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．     

一种DNA计算系统的有限自动机模型

通过一个实例给出了粘贴系统模型的基本定义，讨论了粘贴系统模型的正则文法特性，并从自动机的角度给出了相当于正则文法表达能力的有限自动机模型。