基于分子信标的逻辑门研究

发布时间：2017-10-15 06:01

  本文关键词：基于分子信标的逻辑门研究

  更多相关文章： DNA计算 自组装 分子信标 逻辑门 DNA发夹结构 三值逻辑

【摘要】：DNA计算是继电子计算后的一门新的生物计算方式。随着电子计算机的尺度逐渐接近瓶颈,并且电子计算机不能很好地解决NP问题和NP难问题,各种不同类型计算机的研制开始受到人们的关注。而DNA计算具有存储量大,以及高度并行性等优点,可以较好地解决数学中的一些NP问题。近年来,越来越多的研究者开始关注DNA计算问题,并利用DNA分子解决了一些在电子计算中难以解决的问题,为生物计算机的研制提供了美好的前景。 逻辑电路系统在电子计算中有重要的作用,也是进行各种运算的前提。同样在DNA计算机的研制过程中,逻辑门作为最基本的运算结构,也是解决更复杂问题的前提条件。近年来,人们开始利用DNA结构所具有的碱基互补配对的特点,来构建不同的分子逻辑门。对于分子逻辑门的研究,许多学者提出了用粘贴模型,表面模型等来解决分子逻辑门的问题。这些方法主要是根据反应结果中DNA分子所具有的单双链状态来实现逻辑值的判断。在试验结果的检测中,主要是对DNA进行测序,来判断逻辑真值,易出现因错误杂交而产生的误差,且灵敏度不高。本文结合DNA所具有的杂交互补的灵活性,利用分子信标的特点,通过设计特殊的DNA结构,将分子信标作为输入信号,以DNA结构作为基本结构,从而实现了逻辑门的构造。 该方法的创新之处在于,它将分子信标用到逻辑门的设计中,主要通过反应溶液中荧光强度的强弱来进行逻辑结果的检测。这在之前的分子逻辑电路设计中是没有出现过的,它的设计方式拓宽了用DNA分子构造逻辑电路输入信号的范围。该逻辑门模型的检测方法灵敏度高,且操作简单。它对碱基错配的要求不太严格,在一定程度上减少了杂交竞争给实验结果带来的影响。但是该方法还需要进一步改进的是,作为在溶液中进行杂交反应,由于反应前的溶液中含有荧光,仍然存在着因反应不充分所带来的误差。
【关键词】：DNA计算 自组装 分子信标 逻辑门 DNA发夹结构 三值逻辑
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP38
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目录8-10
• Contents10-12
• 插图或附表清单12-13
• 引言13-14
• 1 绪论14-20
• 1.1 论文的选题背景和意义14-15
• 1.2 DNA计算研究的进展和成果15-18
• 1.2.1 DNA计算的研究进展15-16
• 1.2.2 分子逻辑门研究进展16-18
• 1.2.3 多值逻辑的研究进展18
• 1.3 论文的研究工作和创新点18-20
• 1.3.1 论文的研究工作18-19
• 1.3.2 论文的主要创新点19-20
• 2 DNA计算的基础知识和计算模型20-24
• 2.1 DNA的分子结构和DNA计算的基本原理20-21
• 2.1.1 DNA的分子结构20-21
• 2.1.2 DNA计算的基本原理21
• 2.2 DNA计算中的基本操作21-23
• 2.3 DNA自组装模型的发展23
• 2.4 本章小结23-24
• 3 基于分子信标的布尔逻辑门设计24-39
• 3.1 简介24-25
• 3.2 布尔逻辑电路25
• 3.3 分子信标25-30
• 3.3.1 分子信标的基本结构和反应原理25-27
• 3.3.2 影响分子信标的因素27-28
• 3.3.3 分子信标的研究进展28-30
• 3.4 基于分子信标的布尔逻辑门设计30-38
• 3.4.1 基于DNA环状结构的简单逻辑门的设计30-33
• 3.4.1.1 布尔逻辑中是门的操作30-31
• 3.4.1.2 布尔逻辑中或门的操作31-32
• 3.4.1.3 布尔逻辑中与门的操作32-33
• 3.4.2 基于DNA环状结构的复合逻辑门构造33-38
• 3.4.2.1 环状DNA结构的设计和逻辑真值的判断准则33-34
• 3.4.2.2 分子逻辑与非门的构建34-36
• 3.4.2.3 分子逻辑或非门的构造36-37
• 3.4.2.4 分子逻辑中异或门的构造37-38
• 3.5 本章小结38-39
• 4 基于分子信标的三值逻辑门计算模型39-46
• 4.1 三值逻辑的简介39
• 4.2 发夹结构39-40
• 4.3 基于DNA计算的三值逻辑与门的构造40-45
• 4.3.1 三值逻辑与门的定义40
• 4.3.2 与门逻辑值的判断准则40-41
• 4.3.3 与门的DNA计算模型41-44
• 4.3.4 与门的计算模型的检测44-45
• 4.4 本章小结45-46
• 总结46-47
• 参考文献47-52
• 致谢52-53
• 作者简介及读研期间发表的论文53

【参考文献】

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本文编号：1035448