分子计算机的诞生与现状

介绍了计算机领域的一项最新成果--分子计算机.分子计算机利用脱氧核糖核酸(DNA)来进行计算.腺嘌呤、鸟嘌呤、胞密啶、胸腺密啶(核苷酸)在计算中起了重要的作用.使用限制内切酶、接合酶、转移酶、外切核酸酶、修饰酶来实现计算所需要的各种操作.介绍了分子计算机完成的第1个计算--解哈密顿通路问题的方法,用这种方法使NP完全问题在很短的时间内就得到解决.     

广义分子计算模型在整数问题中的应用

分子计算是一种新型的并行计算模式. 作为信息载体和计算载体的DNA,生化反应时存在不可控性. 构建具有通用性的分子计算机存在许多困难和限制. 将分子计算黏贴模型与图灵机相结合,已提出一种不依赖于特定生物技术的广义分子计算模型(generalized turing model,GTM). 对GTM模型进行扩展,通过实验说明了该广义分子计算机能够在多项式时间内求解NP完全的整数规划问题,该模型具有编码简单、错误率低等特点.     

密度泛函理论研究6-氧代-1,4,5,6-四氢嘧啶-5-羧酸衍生物的神经氨酸酶抑制活性

在B3LYP/6-31+g(d,p)计算水平下,通过运用密度泛函理论(DFT)量子化学方法,对5种6-氧代-1,4,5,6-四氢嘧啶-5-羧酸衍生物的电子结构特征进行研究,获得一系列量化参数。结果表明嘧啶环的5位引入苯环取代基以及在苯环上增加重原子对化合物的电荷布居和分子构型有较大影响,对神经氨酸酶(NA)的抑制活性不利,分子总能量不宜过大,这些结果为设计合成更高活性的嘧啶类NA抑制剂提供了一定的指导和方向。     

一种广义分子计算模型在集合覆盖中的应用

在分子计算原理和传统计算机模型基础上,提出了一种新的基于图灵机的广义分子计算模型,又称广义图灵模型,该模型的具体实现不依赖于特定生物技术. 模型继承分子计算大存储高并行的特点,通过时空复杂度转换,在求解NP完全问题上具有通用性. 模型由一台基本图灵机、一个只写带和一条工作带及读写网络这3部分组成,其中只写带和工作带之间存在一种特殊拓扑映射. 通过数据规模为4的集合覆盖问题,证明该算法能在多项式时间内求解集合覆盖问题,验证了算法和模型的有效性.     

He-N_2碰撞体系相互作用势及微分散射截面的研究

作者运用量子化学从头计算方法,在MP2/6-311++G(3df,2p)水平下,计算了He-N2相互作用的势能表面,构造了He原子与N2分子相互作用的各向异性势函数,用密耦方法计算了He原子与N2分子碰撞的微分散射截面,计算结果与实验数据符合较好.     

新型氢供体底物用于酶催化反应的研究

采用合成的新型苯基荧光酮类试剂2,4-二羟基苯基荧光酮(DHPF)作为过氧化物酶氢供体底物,用含杂原子的Huckel分子轨道理论方法(HMO)处理试剂分子的π电子体系,通过计算机使用自编程序进行计算,得到试剂分子中不同原子不同化学键的物理化学参数,为探讨试剂作为酶催化反应底物的反应机理提供了理论依据.以血红蛋白（Hemoglobin,Hb）为过氧化物模拟酶,拟定了以DHPF为氢供体底物测定H2O2的分析方法.检测范围为3.2×10-7～1.4×10-5mol/L,检出限为3.2×10-7mol/L.分析灵敏度高于4-氨基安替比林（4-aminoantipyrine,4-AAP)的苯酚、苯胺类方法.探讨了酶催化反应底物试剂的可能反应机理.     

低能惰性气体原子与H2(D2、T2)分子碰撞分波截面理论的研究

用密耦计算方法及Tang-Toennies势模型计算了E=0.05eV时,He、Ne、Ar、Kr、Xe与H2(D2、T2)碰撞体系的分波截面,从而得到了H2分子及其对称同位素替代情形下整簇惰性气体原子与H2(D2、T2)分子碰撞分波截面随量子数增加和体系约化质量的变化规律.     

桌面计算机上利用格子Boltzmann方法的GPU计算

介绍了在桌面计算机上利用格子Boltzmann方法(LBM)与图形处理器(GPU)计算的发展背景,分析了LBM的标准形式及其天生并行特性的成因,介绍了所采用的CUDA编程模型及Kepler计算架构.为了验证桌面计算机上利用LBM的GPU计算的应用能力,对二维方柱绕流问题进行了数值模拟,并将模拟结果与有限体积法的计算结果进行对比.结果表明:对于方柱绕流问题,GPU计算的模拟计算效率约为CPU计算的3.4倍,桌面计算机上利用LBM的GPU计算具有一定的通用科学计算能力.     

一种可自治下推自动机的DNA模型

本文在研究已有DNA计算机模型的基础上,提出了一种下推自动机的DNA实现模型,该模型可以用来接受回文语言.此模型(1)通过设计合适的动作函数实现了自动机的自治性;(2)运用一种限制性内切酶同时读取自动机的输入串符号和栈顶符号;(3)通过一系列酶切反应和酶连反应的循环模仿了下推自动机的运行;(4)其运行结果通过预先设计合适的检测分子报告.     

He-Li2碰撞体系分波截面的密耦计算

使用量子化学从头计算方法,在CCSD(T)/aug-cc-pVQZ+bf(3s3pdlflg)水平下,计算了He-Li2碰撞体系的相互作用势,并用Murrell-Sorbie函数拟合得到相互作用势解析式.然后,用密耦近似方法计算了低入射能量从1meV至22meV时,He原子与基态Li2分子碰撞的分波截面及碰撞参数.计算...     

一个SAT问题有解的充要条件

合取范式可满足性问题(简称SAT问题)是一个NP完全问题.引入了一个饱和合取范式的概念,利用饱和合取范式的性质,对SAT问题的本质进行了研究.在此基础上,证明了一个SAT问题有解的充要条件,它为SAT问题完全算法和非完全快速算法的深入研究提供了一条新的思路.     

Sticker DNA computer model ——PartⅡ: Application

Sticker model is one of the basic models in the DNA computer models. This model is coded with sin-gle-double stranded DNA molecules. It has the following advantages that the operations require no strands extension and use no enzymes; What抯 more, the materials are reusable. Therefore, it arouses attention and interest of scientists in many fields. In this paper, we extend and improve the sticker model, which will be definitely beneficial to the construction of DNA computer. This paper is the second part of our series paper, which mainly focuses on the application of sticker model. It mainly consists of the following three sections: the matrix representation of sticker model is first presented; then a brief review of the past research on graph and com-binatorial optimization, such as the minimal set covering problem, the vertex covering problem, Hamiltonian path or cycle problem, the maximal clique problem, the maximal independent problem and the Steiner spanning tree problem, is described; Finally a DNA algorithm for the graph iso-morphic problem based on the sticker model is given.     

哈密顿系统的特征值问题

利用Ljusternik-Schnirelmann理论和极大极小原理,讨论了哈密顿系统的特征值问题的周期解的多重性。     

Two-Level Genetic Algorithm for Clustered Traveling Salesman Problem with Application in Large-Scale TSPs

Let G = (V, E) be a complete undirected graph with vertex set V, edge set E, and edge weights l(e) satisfying the triangle inequality. The vertex set V is partitioned into clusters V1, V2, …, Vk. The clustered traveling salesman problem (CTSP) seeks to compute the shortest Hamiltonian tour that visits all the verti- ces, in which the vertices of each cluster are visited consecutively. A two-level genetic algorithm (TLGA) was developed for the problem, which favors neither intra-cluster paths nor inter-cluster paths, thus realized inte- grated evolutionary optimization for both levels of the CTSP. Results show that the algorithm is more effec- tive than known algorithms. A large-scale traveling salesman problem (TSP) can be converted into a CTSP by clustering so that it can then be solved by the algorithm. Test results demonstrate that the clustering TLGA for large TSPs is more effective and efficient than the classical genetic algorithm.     

遗传算法求解TSP的进化策略

本文提出用遗传算法（ＧＡ）求解旅行商问题（ＴＳＰ）的一整套进化策略，包括染色体的编码、反向运算、循环运算、交换运算．其中除反向运算外，均与通常的ＧＡ算法所采用的策略不同．文中解释了它们的几何意义．用该算法求解中国３１个城市的ＴＳＰ问题得到了１５４０４公里的新的路径长度．计算结果表明整个算法是有效的     

基于分子优化算法的机器人避障规划

自从Adleman博士利用分子算法成功求解HPP问题,DNA计算引起了人们广泛的兴趣.文中引入了DNA技术并借助生物学理论对其进行改进,提出了新的分子优化算法.并在机器人路径的避障规划中进行了仿真实例,结果显示算法避免了经典遗传算法容易出现的"早熟收敛"和"收敛速度慢"两大难题,继承了遗传算法全局搜索的能力,提高了算法的有效性和收敛速度,在很少的进化代数中就可以求得问题的最优解,适合于路径规划问题.     

关于特定径路准编译系统的研究

实现全路车流径路管理，尤其是用非形式规范的自然语言描述的特定径路现代化管理，是铁路运输生产管理中的一个重大技术难题。本文论述了将特定径路文件转换为计算机可读文件的特定径路准编译系统的构成图、开发途径、特定径路方案及其算法     

基于Ontology的试题模型研究

让计算机对试题的语义进行检查是一件难事．本文提出按照试题的概念之间的逻辑关系来构建试题的Ontology模型,采用OWLDL作为本体描述语言将试题进行语义化处理．     

哈密尔顿矩阵特征谱问题的辛算法

文章基于前人的工作 ,在哈密尔顿矩阵约化过程中 ,采用了辛相似变换 ,使得哈密尔顿矩阵在辛相似变换下仍保持Hamilton结构 ,这样从根本上确保了特征值的正确性和稳定性 ,也能保证特征值成对出现且在每个半平面上都只求得 n个特征值 ,不至于出现特征值在小扰动下跨过虚轴的混乱局面     

改进的匈牙利算法在小组软件过程中的应用

分析了在小组软件过程中合理分配资源所遇到的问题，在剖析匈牙利算法的基础上，提出了改进的匈牙利算法．阐述了小组软件过程中人员数与活动数不等的情况下如何用改进的匈牙利算法合理分配资源，实现了用计算机完成软件开发过程中资源的合理、有效分配.