收藏本站
《华中科技大学》 2004年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

0-1规划和排课表问题的DNA计算模型研究

张凤月  
【摘要】:Adleman1994 年在Science 上发表的文章“Molecular Computation of Solutions to Combinatorial Problems”,成功地用DNA 计算方法求解有向图的Hamilton有向路问题,标志着一个全新的研究领域——DNA计算的随之产生。由于DNA计算机具有的巨并行性、海量存储以及低能耗等特点,该领域的研究引起了众多学者的关注。本文结合生物学的研究方法和实验技术,对DNA 计算及其模型生物实现过程中的编码问题做了初步地探讨,并就DNA计算中的简单0-1 规划问题和排课表问题进行了初步研究。 在DNA 计算中,信息是以DNA 序列为载体并通过DNA 分子间的特异性杂交来完成信息的处理的,因此,DNA 计算首要的问题就是DNA编码问题。由于DNA计算编码问题实质上属于NP 问题,目前的编码方法还无法很好地满足特定DNA计算模型的实际要求。本文在对DNA 计算中编码问题的产生背景和主要研究进展做了简单介绍,并进一步综合分子生物学实验涉及到DNA 设计基本原则的基础上,提出利用计算机辅助生物软件来对DNA编码链进行验证。结合对一DNA计算模型的DNA编码链的理论及实验结果验证,表明该方法对DNA编码验证是可行的。 DNA 计算离不开生物反应,并且在很大程度上依赖于生物技术的发展,而代表生物技术前沿技术的生物芯片技术,其在对信息的处理和DNA 计算上有诸多相似之处。本文用DNA计算解决规划问题的研究中,对0-1 规划问题分别给出了基于溶液计算、表面计算和溶液表面结合计算的三类DNA 计算模型,分别强调了溶液计算的高度并行和高存储性,表面计算的高自动化程度等优点,并进一步利用溶液与表面计算相结合的方法来避免各自的缺点,突出其优点,生物实验对溶液与表面计算相结合的模型进行了验证。另外,我们指出生物芯片技术可以被用于构建DNA计算的芯片,而可能解决更复杂的规划问题的DNA 计算模型,将是溶液与表面计算、常规和先进生物技术结合的产物。 对于DNA计算而言,其关注的焦点在于能否解决现实中的难计算问题。目前研究者逐渐意识到,除非可以获得极大的反应规模,否则理论上仅仅通过增加反应规模来增强计算能力并无助于DNA 计算的进一步发展。基于此原因,我们利用两项生物技术:Acrydite~TM 凝胶技术和缩微实验室技术(Lab-on-chip),首次在理论上构建了解决简单排课表问题的DNA 计算模型,尽管其在运算规模上还无法达到大容积溶液计算的高并行性和高存储量,但两类模型都具有自动化,微型和高通量分析的特征。我们认为通过将前沿的生物技术和计算的新形式的相互结合,在一定程度上对并行性和可行性进行取舍,探索构建杂交型的微型DNA计算机将有助于DNA
【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

手机知网App
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李扬;周亮;曹刚;任彦海;;装配序列规划的DNA计算及其仿真[J];哈尔滨理工大学学报;2011年03期
2 李振超;;纠错码理论在DNA计算编码中的应用进展[J];福建电脑;2011年05期
3 朱越;;基于DNA的连续优化算法[J];计算机工程与应用;2011年22期
4 宋勃升;殷志祥;甄诚;华程;;DNA自组装的可满足性问题模型[J];小型微型计算机系统;2011年09期
5 付媛媛;张大方;向旭宇;;基于人工鱼群的DNA编码序列组合优化算法研究[J];湖南城市学院学报(自然科学版);2011年02期
6 朱清妍;李锡辉;;DNA计算原理在NP-完全问题中的应用[J];电脑知识与技术;2011年26期
7 ;[J];;年期
8 ;[J];;年期
9 ;[J];;年期
10 ;[J];;年期
中国重要会议论文全文数据库 前7条
1 李郝林;;DNA遗传信息模型在生产调度问题中的应用[A];第二届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2004年
2 刘洪宇;游自立;霍家佳;张文政;;DNA编码的计算机筛选策略研究[A];第十一届保密通信与信息安全现状研讨会论文集[C];2009年
3 霍家佳;游自立;刘洪宇;;DNA编码技术探讨[A];第十一届保密通信与信息安全现状研讨会论文集[C];2009年
4 林晓梅;王盛慧;金星;张袅娜;;一种新型计算方法:DNA计算[A];2004中国控制与决策学术年会论文集[C];2004年
5 张雷;杨大地;刘冬兵;刘凌晨;;DNA遗传算法在M-TSP问题中的应用[A];'2006系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2006年
6 董亚非;谭刚军;张社民;;基于粘贴系统求解TSP问题[A];提高全民科学素质、建设创新型国家——2006中国科协年会论文集(下册)[C];2006年
7 宋克明;;信息革命新形势和网络新闻新思考[A];中国科技新闻学会第八次学术年会论文集[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 宋剑峰;开发DNA的计算潜能[N];中国高新技术产业导报;2002年
2 陈细木;顶尖科学家眼中的未来IT(上)[N];电脑报;2002年
3 周游;生物计算机:“试管”里的奇迹[N];计算机世界;2004年
4 叶平;DNA电脑的实现不是科学幻想[N];大众科技报;2005年
5 道平;IT史话 DNA计算机发展之路(上)[N];电脑报;2004年
6 徐彬;DNA计算机离我们究竟有多远?[N];南方周末;2004年
7 胡德荣;我国首台计算机问世[N];中国医药报;2004年
8 刘工;DNA计算机微乎其微 功能强大[N];经济参考报;2002年
9 微软全球副总裁 张亚勤;展望PC的未来之路[N];中国计算机报;2004年
10 黄娟;生物计算机不开机照运行[N];北京科技报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张凤月;0-1规划和排课表问题的DNA计算模型研究[D];华中科技大学;2004年
2 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
3 董亚非;若干DNA计算粘贴模型的研究[D];华中科技大学;2004年
4 赵健;几种DNA计算模型及其实现[D];上海交通大学;2007年
5 曲惠琴;DNA计算若干问题研究[D];复旦大学;2005年
6 陶吉利;基于DNA计算的遗传算法及应用研究[D];浙江大学;2007年
7 钱璐璐;DNA自组装在分子计算和纳米技术等方面应用的研究[D];上海交通大学;2007年
8 张征;分子下推自动机理论及应用研究[D];华中科技大学;2007年
9 刘兴长;大规模并行计算机光互连网络研究[D];重庆大学;2008年
10 陈智华;基于DNA计算自组装模型的若干密码问题研究[D];华中科技大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李宏;人工神经网络的DNA计算模型的研究[D];北京工业大学;2003年
2 蔡丽;基于双资源制约的DNA遗传算法研究[D];大连交通大学;2010年
3 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
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 刘毅;基于DNA计算的求解背包问题的方法研究[D];武汉科技大学;2007年
6 贾淑芬;DNA计算在整数规划问题中的应用[D];暨南大学;2007年
7 崔建中;分子信标在DNA计算中的应用[D];安徽理工大学;2007年
8 孙侠;全错位排列问题的几种DNA计算模型[D];安徽理工大学;2008年
9 王宾;基于改进遗传算法的DNA序列设计[D];大连大学;2009年
10 刘礼砺;0-1规划问题的DNA计算算法研究[D];重庆大学;2009年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026