DNA计算基本操作研究

发布时间：2020-07-22 07:54

【摘要】： DNA计算已经成为了研究新型计算机的一个热点。DNA计算是一种根据生物分子结构,借助分子生物技术进行计算的新方法,开创了以生化反应作为计算工具的先例。因DNA计算具有巨大的并行性,成为解决一类困难计算问题的一种新方法,特别在解决NP难问题时显示出其巨大的潜力,已经有越来越多的科研人员加入了该项研究。 DNA计算的主要来源是DNA单链或者双链,构成DNA链的碱基广泛存在于生物体内,运算资源十分丰富。近几年,有关DNA计算的研究已经由开始的实验阶段逐渐转入实用阶段;从单一型技术逐渐发展为多元化技术;从简单的结构逐渐扩增为复杂结构。随着生物技术的不断发展,应用到DNA计算上的生物操作也越来越多。现代分子生物学的飞速发展,与DNA计算相关的分子生物操作也会逐渐趋于成熟和简单,这也为DNA计算的发展提供了一个广阔的空间和良好的前景。目前,关于DNA计算和DNA计算机的研究发展速度十分惊人,在理论研究和实验方式的研究上都有很大的进展。 本文基于DNA计算已经解决的众多问题,对现代分子生物学发展比较成熟的生化操作进行深入分析,主要进行了以下几方面的研究工作: ①按照实验过程划分基本操作 本文通过对已有的一些解决问题的操作的归纳、总结、比较、提炼,提出一个统一的、按照实验过程划分的DNA计算的基本操作,主要分为以下三阶段:实验准备阶段,计算中阶段,读出解阶段。 ②用试管方式和表面方式对基本操作进行了区分 本文对按照实验过程划分的基本操作,用基于试管和基于表面进行了划分,以便使用于不同的实验方式表述。 ③用按照实验过程划分的DNA计算基本操作,表述了基于试管方式的汉密尔 顿路径问题和基于表面方式的图的最小顶点覆盖问题的问题求解。本文用基本操作表述了两个典型困难计算问题,推广到其他类似问题的表述,并设计了计算机仿真程序,证明DNA计算在多项式时间能够解决困难问题,实现了统一DNA基本操作下的问题解决过程。 本文深入的介绍了基本操作的生物原理和化学过程,将一些复杂的操作简单化,进一步解决分子生物学中操作的多义性,能够使我们之后的研究建立在一个相对简单的平台上,而不用过多的关注操作背后的基本原理,为表述问题的解决方案提供了便利。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TP38

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本文编号：2765531