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全错位排列问题的几种DNA计算模型

孙侠  
【摘要】: DNA计算是一种以DNA和相关的某些生物酶作为最基本材料的,基于某种生化反应原理的新型的分子生物计算方法。DNA计算的核心问题是将经过编码后的DNA链作为输入,在试管内或其他载体上经过一定时间完成控制的生物化学反应,以此来完成运算,使得从反应后的产物中能得到全部的解空间。DNA计算的基本思想是:利用DNA特殊的双螺旋结构和碱基互补配对规律进行信息编码,把要运算的对象映射成DNA分子链,在生物酶的作用下,生成各种数据(datapool);然后按照一定的规则将原始问题的数据运算高度并行地映射成DNA分子链的可控的生化过程;最后,利用分子生物技术如聚合链反应PCR、超声波降解、亲和层析、克隆、诱变、分子纯化、电泳、磁珠分离等,检测所需要的运算结果。它的最大优点是充分利用了DNA分子具有海量存储遗传密码以及生化反应的海量并行性。 本文讨论了DNA计算在组合数学中的应用,尝试利用试管模型、表面模型和芯片模型来解决DNA计算领域内的时间复杂度转化为空间复杂度问题,给出了全错位排列问题的几种计算模型。本文提出的算法是有效和可行的,指出了各自的优点和存在的问题以及将来进一步的研究方向。


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