图的最大团与最大独立集粘贴DNA计算模型

粘贴模型(stickermodel)是DNA计算中一个很重要的模型.其主要原理就是采用单双链混合型DNA分子进行编码,其优点在于在生物操作过程中不需要DNA链的延伸,不需要生物酶的作用以及DNA链可重复使用等,因此引起了来自不同学科的学者们的广泛关注与兴趣.文中提出了一种求解图的最大团问题的DNA计算模型,该模型采用了两种基本并行计算处理思想,一种是将图分解成小的子图来处理的并行思想;另一种是进行并行生物操作.

DNA计算的粘贴模型及在组合优化中的应用

讨论了分子计算的一种新的模型———粘贴模型 .它使用DNA串作为底物来进行信息表达 ,杂交分离作为控制机制 .粘贴模型有一个可随机访问的存储空间 ,而不需要DNA串的延伸 ,也无需用酶 。

图的最小顶点覆盖的粘贴DNA计算模型

本文在对经典粘贴模型以及全信息化的粘贴DNA计算模型的基本方法进行充分讨论的基础上,提出一种用粘贴DNA计算模型解决图的最小顶点覆盖问题的新方案,将数学问题的求解同并行生物操作有效结合.

粘贴DNA计算模型的几种分子逻辑门的实现

理论上来说,基于DNA的分子逻辑门是DNA计算机体系结构的产生基础和DNA计算机实现技术的硬件基础。在这篇论文中,我们在先前提出的基于粘贴DNA计算模型的分子逻辑与门的实现方法的基础上,进一步提出了基于粘贴DNA计算模型的分子逻辑或门和与非门的实现方法。与先前方法类似,逻辑门、输入信号和输出信号是DNA分子。可以实现OR,NOT和NAND类型的逻辑门操作。需要使用包括聚合酶链反应(PCR),琼脂糖凝胶电泳,探针的标记与检测等生物工程技术。这些技术集成于DNA芯片中可用于DNA计算机的研制。

基于粘贴模型的两类全排问题的DNA算法

基于粘贴模型的巨大并行性,分别给出了线性全排列和圆周全排列问题的粘贴DNA算法;分析了两类问题的DNA算法的不同之处;通过一个实例给出了实验操作步骤,并对生化实验进行了模拟,得出了正确的结果,从而证明了算法的可行性。最后,对算法的操作复杂度进行了分析。

用分子信标作为粘贴串的DNA计算模型的逻辑门

近年来,随着DNA计算及DNA计算机研究的发展,运用粘贴模型和粘贴系统来实现布尔逻辑门已经成为DNA计算机研究的热点。而把分子信标作为粘贴串的一份子还未曾见到过,此篇论文用这样一种新的方法来实现逻辑门的DNA计算模型。该模型同时拥有以往普通粘贴模型的优点。它更易于操作和观察,使结果有更强的可靠性。由于分子信标本身所具有的高特异性和高灵敏度,逻辑门有了更直观的操作和检测。

粘贴DNA模型的多级分离技术及其应用

利用粘贴DNA模型现有的4种基本操作来解决问题效率低下,为解决这一问题,提出多级分离的概念,设计一个多级分离装置的模型,引入了多级分离技术。以可满足性问题(satisfiability problem,SAT)为例说明了该技术与装置的应用;通过实例的分析对比,展示了该技术的优越性。最后,证实了多级分离装置的有效性,并对多级分离技术的前景给予了展望。

基于粘贴模型的图顶点着色问题的DNA算法

为了用生化实验的方法解决图的顶点着色问题,基于粘贴模型的巨大并行性,将着色问题转化为可满足性问题,提出一个基于粘贴模型的DNA算法。通过一个实例给出了操作步骤,并对生化反应过程进行了模拟,得出具体的着色方案,证明了该算法的可行性。

线性时序逻辑公式Xp模型检测的DNA计算方法

突破传统计算框架的DNA计算为模型检测提供了新思路.目前已经实现了LTL公式 Uq的DNA模型检测算法,并在其基础上实现了Gp、Fp模型检测的DNA算法.但是Xp无法用含有U算符的公式来表示,目前也没有关于Xp的DNA模型检测算法.提出Xp的基于DNA计算的模型检测算法,仿真实验结果表明其可行性和正确性,DNA计算框架下的LTL模型检测算法得到了扩充和完善,DNA计算已解决的问题库也进一步丰富了.

基于DNA计算的线性时序逻辑模型检测方法

该文研究基于脱氧核糖核酸(Deoxyribonucleic Acid,DNA)计算的线性时序逻辑(Linear Temporal Logic,LTL)模型检测问题.为此,该文给出了使用粘贴自动机实现LTL模型检测的方法.首先,使用3′-5′型单链DNA分子对LTL公式的有穷状态自动机(Finite State Automata,FSA)模型进行编码,从而获得实现公式的粘贴自动机;其次,使用5′-3′型单链DNA分子对系统模型进行编码,从而获得粘贴自动机的输入字符串;最后,对表征粘贴自动机的DNA单链分子和表征输入字符串的DNA单链分子实施一系列生化反应,即可判定系统是否满足公式.分子生物学仿真实验结果表明:给出的DNA编码序列能达到99.9%的碱基配对正确率,且新方法成功地对所有4种LTL基本公式与5种LTL常见公式实施了检测;与之对照,已有的方法只能有效检测1种LTL基本公式与0种LTL常见公式.在此基础上,对本实验给出的DNA编码方案直接作位数扩展即可拥有对任意给定LTL一般公式的(理论)检测能力.

DNA计算模型发展分析

概述了DNA计算的起源和发展 ,对几种常用的DNA计算模型 ,如剪接模型、粘贴模型、等同检测模型等进行了介绍和分析 ,展望了今后DNA计算模型发展的趋势。

基于粘贴和2-臂DNA模型的层次聚类算法

为了充分利用DNA分子在生物计算中的高度并行性和强大的存储能力,将DNA计算引入层次聚类实现对数据集的全局搜索。提出了粘贴模型与2-臂DNA分子相结合的混合模型求解最近邻层次聚类的DNA算法。针对二维数据空间,算法首先基于最小生成树思想产生图的边的所有组合链;其次筛选含n-1条边的链,基于边附着顶点,并选择包含全部顶点的复合链;再将复合链末尾连接相应边的权值片段,电泳出最短链;最后通过荧光分析法读解,得到最终的聚类结果。与已有文献同类算法对比表明,该算法在保持多项式操作时间下,更充分考虑连接边的长度,并将读解步骤数限定为常数步。

基于k-臂分子求解最短路径的DNA计算模型

为有效求解最短路径问题,避免传统算法计算量大、求解时间长的问题,充分发挥DNA(Deoxyribo Nuclec Acid)计算的并行性在求解复杂计算问题的优势,提出一种基于k-臂分子和粘贴计算求解最短路径问题的DNA计算模型,阐述了顶点、边及权值的编码方案,描述了求解最短路径的DNA算法,经验证,该模型对求解最短路径问题是有效的。

基于改进的粘贴模型求解图最大独立集的DNA算法

改进的DNA粘贴模型在解决SAT问题时所需的寡核苷酸片段数量有显著降低,对改进的粘贴模型做了进一步的改进,建立了图最大独立集的一种改进的DNA粘贴模型。首先将图的独立集问题转化为可满足性问题,然后利用本文改进的粘贴模型给出了图的最大独立集的DNA算法。最后通过一个实例给出算法实现并求出了最大独立集。

最小顶点覆盖问题的改进粘贴模型

DNA计算是一种模拟生物分子DNA的结构并借助于分子生物技术进行计算的新方法。它开创了以化学 反应作为计算工具的先例,具有广阔的应用前景。本文简单回顾了DNA计算的发展,并简要介绍了分子计算的一 种模型--粘贴模型。最后我们利用粘贴模型的基本原理,运用荧光标记技术,提出了最小顶点覆盖问题的表面技 术解决方案。

最大匹配问题的粘贴DNA算法

最大匹配问题(MMP)是图论中经典的组合优化问题。针对此问题提出了基于DNA粘贴计算模型的求解算法,阐述了该算法如何利用DNA链构建最大匹配问题的初始编码,说明了应用粘贴计算模型寻求最终解的生物操作过程,同时分析了此DNA并行算法的计算复杂度,最后给出了该算法的计算机模拟仿真结果和应用实例,得到了所给问题的最大匹配解,并对算法的可行性进行了验证和总结。

甲骨文检索的粘贴DNA算法

为了能更好地研究和保护甲骨文,设计了一种适合DNA计算机的甲骨文编码方式,并据此提出了进行甲骨文检索的粘贴DNA算法。根据DNA双链分子具有双螺旋结构的特性,甲骨文标准字库的编码和待检索文字的编码采用了互补的方式,以利于生化操作的执行。仿真结果表明该算法具有可行性和有效性。

一类禁位排列问题的粘贴DNA算法

提出了广义的分离操作和广义的多级分离操作的概念,简要说明了二者的区别,并给出了其实现方法。基于粘贴模型的巨大并行性,给出了一类禁位排列问题的粘贴DNA算法,分别使用扩展的分离操作和扩展的多级分离操作实现了该算法。通过一个实例说明了给出的实验操作步骤,并对生化实验进行了模拟,得出了模拟结果,从而证明了该算法的可行性。最后,对算法的操作复杂度进行了分析。

Ménage问题的一种粘贴DNA算法

解决图论与排列组合难题是DNA计算领域的研究目标之一.为了使用分子生物方法解决Ménage问题,本文给出了Ménage问题的数学模型;并对解决该问题的难点进行了分析,提出一种解决方案,改进了该问题的数学模型;提出一种解决Ménage问题的粘贴DNA算法并简要分析了该算法的复杂度.为了提高效率,引入广义分离和广义多级分离操作;通过一个实例给出了实验操作步骤,对实验进行了模拟.

地图着色问题的粘贴DNA算法

提出多级分离的概念,给出一个多级分离装置的模型,并介绍粘贴模型中的多级分离操作、将地图着色问题转化为可满足性问题、基于粘贴模型的巨大并行性及多级分离的优势,提出解决该问题的粘贴DNA算法。通过一个实例给出实验操作步骤,并对生化反应过程进行模拟,得出具体的着色方案,从而证明了该多级分离装置的有效性以及该算法的可行性。