排课表问题的闭环DNA计算模型的算法

排课表问题是NP-完全问题。基于闭环DNA计算模型引入多种生化实验得出求解排课表问题的DNA算法。本算法采用两部编码方式产生初始数据池,引入批删除实验解决了教师和班级的冲突问题和同班课问题;引入批分离实验解决了正常合班课问题和教师时间要求问题;引入电泳实验解决了排课的均衡分配问题;引入标记实验得到了排课表问题的全局最优解集,并给出了算法的生化实现过程。最后,对算法的正确性进行了证明,并讨论了算法的复杂性。

可满足性问题的巨磁电阻型DNA计算模型

DNA计算是一种新的计算模式,因其海量的信息存储能力、高度的并行性及低能耗等优点而被广泛地应用于求解各类NP完全问题.文中利用免疫磁标记和巨磁电阻(GMR)效应,对生物特异性反应进行检测,构建了可满足性问题的巨磁电阻型DNA计算模型,并用实例说明了模型的有效性和可行性.与传统的荧光标记法DNA计算模型相比,巨磁电阻型DNA计算模型的输出结果是电信号形式,因而具有检测信号易处理、检测时间短、解可靠性高、无需标记和读解简单等优点.

移动Ad Hoc网络QoS路由的闭环DNA计算模型

提出针对移动Ad Hoc网络QoS路由问题的闭环DNA计算模型.对每条路径进行弧、费用、探针的3组编码,再采用有目的的终止技术合成所有从起点到终点的弧首尾相连路径,然后通过接入实验和电泳实验得到费用最小路径,并通过检测实验输出所有费用最小路径,同时给出了算法的生化实现过程.实验结果表明:在不增加算法复杂度情况下获得了QoS路由问题的最优解.

经典Ramsey数DNA计算模型(Ⅱ)：基于位序列的DNA计算模型

Ramsey数问题是组合数学乃至整个数学中最具魅力的研究领域,也是最困难的数学问题之一.对于经典Ramsey数,至今只有9个Ramsey数得到解决.按照传统的算法,其搜索空间太大,当前的电子计算机无法胜任.研究表明,DNA计算在求解困难的NP-完全问题上优于电子计算机.目前已经建立了众多求解NP-完全问题的DNA计算模型,但未见到用于求解Ramsey数的DNA计算模型.作者建立了一种新颖的DNA计算模型,用于一般经典Ramsey数的求解.全文共分两篇,该文属第二篇,在首篇工作的基础上,建立了所谓的经典Ramsey数位序列DNA计算模型,文中对模型的存储库的建立、解的检测子系统以及运算子系统等问题展开了较为详细地讨论,并给出了使用该模型求解经典Ramsey数详细的方法与步骤.

基于芯片的DNA计算模型解决排课问题

排课表是涉及到教师﹑教室﹑班级﹑课程和时间的NP完全问题,为了更加简捷方便的解决排课表问题,提出了一种基于芯片的DNA计算模型解决排课问题。在实验中,采用荧光标记技术,通过观察荧光将每次结果进行记录,通过比较,就可以得到需要解决问题的可行解,并且能有效地解决更多此类问题。

数值乘法的DNA计算模型

针对数值计算中的乘法计算,通过编码特定的DNA分子,将所有计算中可能出现的DNA分子链设定为特殊结构的DNA分子库,建立数值乘法DNA计算的自装配模型。相对于已有的针对数值计算的DNA计算模型,这种计算模型的优点是采用了并行计算的方式,特别在计算位数比较多时,表现出DNA计算极度并行的优点,使计算更加有效。虽然讨论的是十进制数的乘法,但其方法也适用于任意的N进制乘法运算。

质粒DNA计算模型的计算体系

首先从具体实例入手抽象和归纳出质粒DNA计算模型的概念,并对质粒DNA计算模型计算体系的2个基本要素———计算物质和计算手段进行研究,由此形成了质粒DNA计算模型完备的计算体系;然后针对质粒DNA计算模型计算体系的应用,分析和解决了经常出现的关键问题.讨论了初始质粒DNA重新合成的重要性,并给出了重新合成的方法;接着对计算体系的2个基本实验(酶切和酶连实验)的成功率问题进行了分析,并提出了解决的方案;最后对检测实验进行了分析,提出了检测多种DNA序列的检测方法.对这些问题的分析和解决有利于质粒DNA计算模型理论的完善和应用的拓广.

DNA计算中的数据与计算模型

对DNA计算的通用性及单链、双链、粘性末端、发夹、质粒、k-臂DNA分子等各种数据作了简单介绍,并对基于DNA分子结构特性和基于DNA计算机研制过程两个方面的DNA计算模型进行了分析对比。针对各种不同的DNA数据及特性,提出了混合DNA计算模型的研究思路,并从不同角度论述了混合DNA计算模型的可行性。

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逻辑计算模型的研究现状与展望

DNA计算因其优异的计算能力已经成为当前研究热点,DNA逻辑计算模型是DNA计算体系与运算实现的重要依托。按应用技术将现有DNA逻辑计算模型进行分类:基于链置换的DNA逻辑计算模型、基于核酶的DNA逻辑计算模型、基于G-quadruplex的DNA逻辑计算模型、基于DNA自组装的逻辑计算模型、基于其他分子技术和分子材料的DNA逻辑计算模型。首先阐述了DNA逻辑计算的研究背景和研究目的以及现阶段在生物分子检测、疾病诊断、多因素分析和生物成像等领域的应用并简述其相关概念;然后梳理各DNA逻辑计算模型的研究历史和现状,分析各类逻辑计算模型所应用的分子操控技术和分子材料以及优缺点和应用前景;最后归纳总结了DNA逻辑计算领域当前研究热点和发展前景,为未来提出全新的计算方式奠定基础,也为信息、医疗等领域提供更好的服务。

可满足性问题的一种DNA表面计算模型

可满足性问题的一种DNA表面计算模型是一种特殊的DNA计算方法,该模型是采用荧光标记的策略和荧光猝灭技术,通过观察荧光灭光情况排除非解,从而有效的解决可满足性问题(SAT)。该模型方法具有错误率低、编码简单、读取方便等很好的性能,能够大大减少实验过程中的错差。

基于闭环DNA计算的最大独立集问题的算法

提出闭环DNA计算模型及其基本生化实验,给出解决最大独立集问题的闭环DNA算法。在闭环DNA算法中,提出并实现了用删除实验直接构造所有最大独立集的构想,即通过多次删除实验使顶点集合逐步满足独立集的要求,最后达到最大独立集。该方法使得算法的设计简单明了。算法仅用到基本的删除实验,实现简捷、可靠。

基于DNA计算的指派问题

给出了推广的闭环DNA计算模型及其生化实验.用闭环DNA计算模型设计出了指派问题的DNA算法.对决策变量进行4组DNA编码来存放决策变量和效益值;通过有目的的终止技术和删除实验得到指派问题的全部可行解;通过批接入实验、电泳实验和检测实验获得最优指派问题的最优解.举例说明了算法的可行性.最后讨论了推广的闭环DNA计算模型的应用前景和不足之处.

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.

DNA计算研究

本文主要讨论了DNA计算原理,综述了DNA计算的特点、DNA计算模型,指出了DNA计算目前存在的问题,最后就DNA计算的发展前景进行了展望。

计算科学的新领域:DNA计算(Ⅲ)

DNA 计算是应用分子生物技术进行计算的新方法。从理论上研究 DNA 计算方法,有利于推动理论计算科学的发展。本系列文章应用形式语言及自动机理论技术,系统地探讨了 DNA 分子的可计算性及其计算能力。本文主要介绍 DNA 剪接计算模型的文法结构和剪接计算方法,探讨了不同 DNA 剪接计算模型的计算能力,证明了所有图灵机可计算的函数理论上都可以通过 DNA 剪接计算模型来计算。

计算科学的新领域:DNA计算(Ⅱ)

DNA 计算是应用分子生物技术进行计算的新方法。从理论上研究 DNA 计算方法,有利于推动理论计算科学的发展。本系列文章应用形式语言及自动机理论技术,系统地探讨了 DNA 分子的可计算性及其计算能力。本文主要介绍 DNA 分子粘接计算模型的文法结构和计算方法,探讨了不同粘接计算模型的计算能力,并证明了 DNA 有穷自动机与正规文法的等价性。

DNA计算及DNA计算机的研究进展

概述了DNA计算的基本原理、DNA计算的应用和DNA计算机的研究进展及存在问题 .基于DNA生化反应的计算机称为DNA计算机 ,由于其采用一种完全不同于传统计算机的运算逻辑与存贮方式 ,DNA计算机在解决某些复杂问题时具有传统计算机无法比拟的优势 .目前国际上关于DNA计算和DNA分子生物计算机的研究方兴未艾 ,极大地推进了DNA计算机的研制过程 .

最短路问题的闭环DNA算法

提出了不等长闭环DNA分子的概念,由此推广了闭环DNA计算模型。给出了固定端点的最短路问题闭环DNA算法,该算法首先对每条弧进行了三组DNA编码,再用有目的的终止技术合成固定端点的所有链,然后通过接入实验和电泳实验得到最短路,并通过检测实验输出所有最短路径。得出了算法的复杂性,为说明算法的有效性给出了一个算例。最后讨论了最短路问题闭环DNA算法在变权网络、自由终点或固定中间点的最短路问题中的应用,并给出了相应的解决方法。由此说明该算法具有广泛的适应性。

背包问题的闭环DNA算法

提出了闭环DNA分子的结构多样性,即闭环DNA分子在同一个位置上具有不同的DNA序列。提出了双约束的整数规划背包问题闭环DNA算法,即对变量取值进行DNA编码并形成所有可能解;用批接入实验、电泳实验和批删除实验筛选出可行解,用批接入实验、电泳实验得到最优解;通过检测实验输出所有最优解。由一个算例说明算法的有效性。针对减少DNA编码和内切酶数量的问题改进了算法;对有特殊要求的背包问题提出了解决方法。