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《华中科技大学》 2004年
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DNA计算和遗传算法的编码与几个优化模型的研究

刘西奎  
【摘要】:计算机技术被认为是20世纪三大科学革命之一,电子计算机为社会的发展起到了巨大的促进作用,但是量子物理学已经成功地预测出芯片微处理能力的增长不能长期地保持下去。基于这一原因,科学家们正在寻找其他全新的计算机结构,如人工神经网络计算机、量子计算机、光学计算机以及DNA计算机模型等,其中DNA计算机倍受科学界的关注。本文对DNA计算的DNA编码和遗传算法进行了研究。全文由“导论”、“DNA序列编码和优化模型”、“遗传算法编码与优化模型”、“总结和展望”四个部分组成。本文的研究主要包括二方面的内容:DNA计算中的编码问题和模型研究。 由于在DNA计算中,信息总是通过特定长度的DNA序列来表示的,因此,选择高质量的方式来表示DNA序列就成为一个重要的问题。本文给出了一个改进的DNA序列的图表示:在2维直角坐标系内用四个特定的向量分别表示DNA序列中的四个碱基,从而使DNA序列可以用一个平面内的有向路表示。文中给出了一个例子说明该方法的有效性,可以证明该种改进的DNA序列图表示方法具有较低的退化度甚至没有退化。 我们给出了DNA计算中序列设计的支持系统:计算由多个评价指标的线性和组成的适应值函数的最小值。我们的系统不仅可以搜索好的序列,而且可以得出每个评价指标对于适应值函数的贡献度。通过简化适应值函数,可以减少各评价指标的数目。这有助于为DNA计算的序列设计找到好的评判标准。 本文提出了一个适合生物学特征的实数的编码方案,该方案的编码有固定长度。根据问题的特征,提出了一个求解最小支撑树问题的DNA算法。仿真验证了所提出的方法的有效性,同时也讨论了该方法的优点和缺点。 在模型研究中,本文主要就如下几个问题给出了有效的算法模型。首先给出了图的关联着色和文件传输问题的遗传算法。文中对一个关联色数是6的图进行了仿 WP=5 真,得到了该图的关联色数。同时给出了文件传输问题的边着色模型。给出了一个例子来说明算法的收敛性和收敛效率。其次给出了基于Elmore模型的Steiner树问题的遗传算法。给出了一个表示解的染色体新构造方法。分析了算法的时间复杂性和空间复杂性。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TP18

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 刘文斌;陈丽春;白宝钢;朱翔鸥;张强;马润年;;DNA计算中的模板框优化方法研究[J];电子学报;2007年08期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 陈霄;DNA遗传算法及应用研究[D];浙江大学;2010年
2 聂书志;基于DNA遗传算法的协同制造资源优化配置技术研究[D];华南理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 韩峰涛;受内质网启发的膜计算优化算法研究[D];浙江大学;2011年
2 肖正宇;基于多进程的垃圾邮件过滤系统设计与实现[D];电子科技大学;2011年
3 李娟;混合DNA遗传算法及在MTSP问题中的应用[D];辽宁科技大学;2012年
4 仲国强;分子元胞自动机的DNA自组装实现[D];北京工业大学;2007年
5 任晓娜;DNA计算中的编码设计优化算法[D];湖南大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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9 余露露;刘帅;章嘎;佟春玲;关伟军;马月辉;卿素珠;;动物转基因技术的发展及应用[J];安徽农业科学;2009年05期
10 刘艳华;张承中;王小平;龚葳;;基于遗传神经网络的采暖季PM_(10)浓度预测[J];安徽农业科学;2009年16期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨益;方潜生;汪力君;;基于Handel-C的数字芯片的设计方法研究与实现[A];2005年“数字安徽”博士科技论坛论文集[C];2005年
2 胡杨林;蒋洁琼;王明煌;曾勤;邱岳峰;邹俊;陈红丽;FDS team;;聚变裂变混合堆长寿命锕系废料嬗变处理的中子学优化分析[A];安徽新能源技术创新与产业发展博士科技论坛论文集[C];2010年
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4 孙燕;孙峥;;利用正交遗传算法优化交通检测点分布[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
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6 郭玉堂;刘路路;;基于佳点集遗传算法的边缘检测[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
7 刘向;邹逢兴;张湘平;高政;;面向节能的混合流水车间调度方法的研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
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9 汪民乐;高晓光;;GA早熟问题的定量分析及其预防策略[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
10 庄绪静;曹雅忠;李克斌;尹姣;;同源建模和分子对接方法的应用与发展[A];植保科技创新与病虫防控专业化——中国植物保护学会2011年学术年会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孙明;基于小波和迟滞的混沌神经网络及其应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 高晓阳;甘肃河西大麦麦芽干燥控制系统研究[D];甘肃农业大学;2010年
3 时长江;豆科类杂草种子图像识别系统研究[D];中国海洋大学;2009年
4 韩艳玲;可能性构造空间理论与计算机作曲思维模型研究[D];华中科技大学;2010年
5 彭北青;第三方物流配送车辆路径问题模型及算法研究[D];华中科技大学;2009年
6 黄林峰;多目标进化算法研究[D];中国科学技术大学;2009年
7 刘飞;四足机器人步态规划与平衡控制研究[D];中国科学技术大学;2010年
8 李曼荔;求解组合优化问题的神经计算方法[D];电子科技大学;2010年
9 郑罡;频域有限差分方法的改进研究[D];电子科技大学;2010年
10 桑永胜;空间数据分析的神经计算方法[D];电子科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赫英毅;毫米波段基于TE_(21)模差网络设计[D];中国工程物理研究院;2009年
2 万成;动态环境下的元胞遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
3 徐旭;基于ARM的电阻点焊控制器[D];南昌航空大学;2010年
4 李坤;参数参与进化的自适应遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
5 吴香庭;基于遗传算法的K-means聚类方法的研究[D];山东科技大学;2010年
6 王辉;基于改进遗传算法的物流配送路径优化研究[D];山东科技大学;2010年
7 纪二云;基于改进遗传算法的电力系统无功优化的研究[D];山东科技大学;2010年
8 施晓坤;煤炭企业人才结构优化[D];山东科技大学;2010年
9 马宗梅;遗传算法在考试系统组卷中的应用与研究[D];郑州大学;2009年
10 李一倬;柴油机远程监测平台的设计与开发[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 潘立登,黄晓峰;用改进的遗传算法求解中国旅行商问题[J];北京化工大学学报(自然科学版);1997年01期
2 王丹,杨晓春,王国仁,于戈;基于模糊层次分析法实现虚拟企业中的伙伴选择[J];东北大学学报;2000年06期
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7 罗映红;遗传算法求解组合优化问题研究[J];甘肃科学学报;1997年02期
8 张立昌;许先焜;翁惠新;;渣油加氢脱金属动力学模型研究[J];高校化学工程学报;2006年02期
9 李惠林,谢庆生,殷国富,牛鸣歧;面向ASP平台的网络化制造资源应用服务研究[J];贵州工业大学学报(自然科学版);2004年05期
10 郑启富;刘化章;;改进的全息搜索策略及其在化工优化中的应用[J];化工学报;2006年10期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈霄;DNA遗传算法及应用研究[D];浙江大学;2010年
2 赵进慧;膜计算仿生优化算法及应用研究[D];浙江大学;2010年
3 宋晓峰;优生演进优化和统计学习建模[D];浙江大学;2003年
4 王淑栋;四类DNA计算模型中一些理论与应用的研究[D];华中科技大学;2004年
5 董亚非;若干DNA计算粘贴模型的研究[D];华中科技大学;2004年
6 曲惠琴;DNA计算若干问题研究[D];复旦大学;2005年
7 黄布毅;DNA计算中若干理论问题的研究[D];华中科技大学;2005年
8 赵小强;炼厂生产调度问题研究[D];浙江大学;2005年
9 苏成利;非线性模型预测控制的若干问题研究[D];浙江大学;2006年
10 董朝阳;网络化制造资源优化配置研究[D];西北工业大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王丙战;支持ASP服务的制造业资源管理与优化配置技术研究[D];西安理工大学;2003年
2 郝鑫;广义回归神经网络和遗传算法研究及其在化工过程建模中的应用[D];浙江大学;2004年
3 田建锋;支持ASP服务的制造资源描述与评价技术研究及实现[D];西安理工大学;2005年
4 朱翔鸥;DNA计算编码研究及其算法实现[D];浙江工业大学;2006年
5 刘宏坤;DNA计算在NP问题中的应用及程序模拟[D];吉林大学;2006年
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7 冯建华;基于微粒群算法的油品调合优化研究[D];浙江大学;2007年
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9 陈俊伟;基于膜计算优化方法的控制系统设计研究[D];浙江大学;2008年
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 王向红;刘文斌;朱翔鸥;章林溪;;DNA计算中的单模板编码方法改进研究[J];电子学报;2009年12期
2 王康泰;王宁;;信息熵动态变异概率RNA遗传算法[J];控制理论与应用;2012年08期
3 蒋瀚洋;郑光勇;朱雅莉;;系统中DNA编码及算法分析[J];煤炭技术;2012年09期
4 周洪煜;曾济贫;王照阳;赵乾;;基于混沌DNA遗传算法与PSO组合优化的RNN短期风电功率预测[J];电力系统保护与控制;2013年02期
5 郑学东;许进;;基于4模数集的并行DNA算术运算[J];系统工程与电子技术;2009年04期
6 张远修;汪敏;;组成干涉阵列的阵元数目问题研究[J];天文研究与技术;2012年04期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 赵进慧;膜计算仿生优化算法及应用研究[D];浙江大学;2010年
2 王晓娟;多目标柔性作业车间调度方法研究[D];华中科技大学;2011年
3 王康泰;RNA遗传算法及应用研究[D];浙江大学;2011年
4 郑虹;DNA计算的若干应用及形式语义[D];吉林大学;2012年
5 杨鑫;智能船舶交通管理系统关键技术的研究与应用[D];大连海事大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 韩峰涛;受内质网启发的膜计算优化算法研究[D];浙江大学;2011年
2 赵乃妮;不同通风模式室内空气品质的多目标优化[D];安徽工业大学;2011年
3 李娟;混合DNA遗传算法及在MTSP问题中的应用[D];辽宁科技大学;2012年
4 彭鑫;知识进化算法在化工动态优化中的应用研究[D];华东理工大学;2012年
5 冯芳琼;受核糖体RNA启发的DNA遗传算法研究[D];浙江大学;2011年
6 王宾;基于改进遗传算法的DNA序列设计[D];大连大学;2009年
7 罗海波;基于0-1规划的DNA计算模型的设计与实现[D];东北大学;2008年
8 王宇;集装箱枢纽港腹地集疏运服务网络优化分析[D];大连海事大学;2012年
9 尹飞;基于神经网络技术和遗传算法的注塑成型工艺优化方法研究[D];武汉理工大学;2012年
10 邱柳青;智能输电系统风险评估方法与应用研究[D];华北电力大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 董聪;广义遗传算法[J];大自然探索;1998年01期
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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7 孔玲爽;阳春华;王雅琳;桂卫华;;考虑多性能指标的配料优化模型及求解算法[J];中南大学学报(自然科学版);2010年01期
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10 杜华;王锁柱;;网站结构优化模型及算法分析[J];计算机工程与设计;2008年21期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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3 万玉成;王科;袁文君;;基于遗传算法的战备器材备件优化组配[A];第二届中国智能计算大会论文集[C];2008年
4 毕义明;张红文;黄超会;郝琳;;多枚导弹打击不规则面目标瞄准点的遗传算法优化[A];科学发展观与系统工程——中国系统工程学会第十四届学术年会论文集[C];2006年
5 乔健;宣慧玉;;单交叉口的模糊控制与优化[A];可持续发展的中国交通——2005全国博士生学术论坛(交通运输工程学科)论文集(上册)[C];2005年
6 李平;贾利民;;遗传算法在列车运行调整中的应用研究[A];2001年中国智能自动化会议论文集(下册)[C];2001年
7 彭世尼;冷婷婷;郑利平;李金良;刘土生;;基于遗传算法的城市燃气管网优化[A];中国土木工程学会城市燃气分会第九届理事会第一次会议论文集[C];2006年
8 罗述全;;传统优化算法与遗传算法的比较[A];湖北省机械工程学会机械设计与传动专业委员会第十五届学术年会论文集(一)[C];2007年
9 刘晓芳;李苏剑;;钢铁企业合同计划模型与算法研究[A];中国计量协会冶金分会2008年会论文集[C];2008年
10 刘晓芳;李苏剑;;钢铁企业合同计划模型与算法研究[A];2008全国第十三届自动化应用技术学术交流会论文集[C];2008年
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1 编译 王金元;DNA计算机将问世[N];北京科技报;2005年
2 陈丹;以科学家研制出DNA计算机[N];科技日报;2001年
3 徐彬;神秘的中国首台DNA计算机[N];南方周末;2004年
4 徐彬;DNA计算机离我们究竟有多远?[N];南方周末;2004年
5 刘工;DNA计算机微乎其微 功能强大[N];经济参考报;2002年
6 记者 王艳红;以研制出新型DNA计算机[N];新华每日电讯;2001年
7 曹丽君;用于诊治癌症的DNA计算机[N];中国医药报;2004年
8 道平;IT史话 DNA计算机发展之路(上)[N];电脑报;2004年
9 林京;《神经网络和遗传算法在水科学领域的应用》将面市[N];中国水利报;2002年
10 胡德荣;我国首台计算机问世[N];中国医药报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘西奎;DNA计算和遗传算法的编码与几个优化模型的研究[D];华中科技大学;2004年
2 张旭;具有拓扑结构布局优化的理论及算法[D];大连理工大学;2004年
3 廖平;基于遗传算法的形状误差计算研究[D];中南大学;2002年
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5 张需溥;小型化微带天线的设计与数值分析[D];上海大学;2004年
6 杨春成;空间数据挖掘中聚类分析算法的研究[D];解放军信息工程大学;2004年
7 方娟;基于移动代理的网格资源监控技术的研究[D];北京工业大学;2005年
8 崔晓芳;箱型结构焊接变形预测、控制及应用[D];大连交通大学;2005年
9 张材;薄带坯铸轧板形智能识别与控制系统研究[D];中南大学;2004年
10 田方;遗传算法的改进研究及其在压缩机性能分析与优化中的应用[D];东北大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 朱奉梅;遗传算法在高校排课系统中的研究与应用[D];东北大学;2009年
2 孙晓丽;基于遗传算法的既有线平面及纵断面整正优化设计[D];中南大学;2010年
3 冯秋霞;解最小生成树问题的新的遗传算法[D];西安电子科技大学;2010年
4 郭佳;基于遗传算法的认知无线网络资源分配技术研究[D];西安电子科技大学;2010年
5 杨桂霞;一种调度问题新的遗传算法的设计与应用[D];西安电子科技大学;2010年
6 宋品;基于改进遗传算法的波束形成技术研究及其应用[D];西安电子科技大学;2010年
7 梁云静;基于遗传算法的主题爬虫搜索策略研究[D];湖北工业大学;2010年
8 高建兵;基于遗传算法的模糊推理控制系统的参数优化研究[D];辽宁工程技术大学;2011年
9 李振业;多向变异遗传算法及其优化神经网络的研究[D];华南理工大学;2011年
10 栾丽霞;遗传算法在潍坊商校排课系统的研究与应用[D];电子科技大学;2011年
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