收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

DNA计算中的编码理论与方法研究

王延峰  
【摘要】: DNA计算是以DNA分子为载体,利用DNA杂交反应的巨大并行性特点而进行计算的一种自然计算模式。编码问题是DNA计算机研制中的核心问题之一。从分子生物学角度来看,DNA序列自身的物理化学属性决定了DNA编码序列的存在形式;而DNA编码序列的热力学属性则是杂交反应的动力源泉。基于此,本文主要围绕DNA序列的物理化学属性以及热动力学特性进行DNA计算中的编码理论的研究与设计,主要研究内容如下: 详细地讨论了DNA计算中的编码问题;详细地介绍了DNA分子的物理化学性质、杂交反应的热力学基础以及相关热力学参数的计算方法。 提出了一种针对DNA计算的编码序列优化设计方案。该方案在综合考虑DNA计算中编码序列的约束条件的基础上,根据约束条件之间的相互制约关系,采用整体优化的思想,首先将各约束条件进行归类;然后依据各约束条件的计算时间复杂度和约束强弱程度进行优化组合排序,采用随机产生-实时过滤算法产生计算所需数目的DNA编码序列。比较结果表明,该优化设计方案的各项评价指标均优于以往文献提供的方法。 在综合考虑计算编码序列生物约束条件之间的制约关系的基础上,提出了一种基于统计学原理的、无需实验就可确定各评价指标的权重系数的方法:组合权重方法,并据此建立了一套DNA编码序列系统评价模型,仿真结果表明该评价模型可以对编码序列集合进行合理、客观的评价。另外,该系统评价模型对采用演化策略进行DNA编码序列的设计研究时构造适应度函数具有重要的指导意义。 由于在一个随机产生的DNA序列集合中寻找满足相关物理化学和热力学约束条件的最大编码数问题可以映射为求解图的最大团问题,即是一NP困难问题,于是,采用启发式算法来解决该问题也就成了必然选择。基于此,尝试采用一种基于改进的Hopfield神经网络算法的DNA编码序列设计方法。仿真结果显示,该方法可用于对随机产生的DNA序列集合进行评估和预过滤,对最终得到好的DNA编码序列具有指导和参考作用。 提出了一种基于模拟退火遗传算法的计算编码序列设计方法。该算法既有遗传算法的全局搜索能力,又兼有模拟退火算法的局部快速收敛性。仿真结果显示,该方法对DNA编码序列设计是有效的,可生成质量较好的DNA编码序列。 讨论了粒子群优化算法在DNA计算中的编码问题上的应用。提出了一种离散问题连续化策略,使得只能求解连续优化问题的标准粒子群优化算法可用于解决属于离散问题的DNA于编码序列设计问题;还提出了一种用于DNA编码序列设计的四进制离散粒子群优化算法。仿真结果表明,这两种算法对于较小规模的编码问题具有很好的效果,能快速有效地进行DNA编码序列设计。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 刘秉正;物理科学与生命科学的关系[J];吉林师范大学学报(自然科学版);1992年02期
2 陈叙龙,张清敏,张毓琪,张宝东,陈素平;鲤鱼肝胰脏线粒体DNA的分离、纯化方法[J];环境化学;1994年03期
3 周晓慧;DNA与免疫[J];承德医学院学报;1998年02期
4 张爱民,张建民;论基因组的分子进化[J];菏泽师范专科学校学报;1998年02期
5 房经贵,章镇,刘大钧,马正强,JossiHillel;一种从贮藏较久番茄叶中提取适于PCR扩增的DNA的方法[J];植物生理学通讯;2000年01期
6 朱长军,张利宁,马春红,曹英林,宋静;一种新型杆状病毒亲本株的鉴定及病毒DNA的纯化[J];山东医科大学学报;2000年01期
7 张秀花,弓巧娟;分子内电荷转移荧光探针DMAHF的介质效应及与DNA的作用[J];山西大学学报(自然科学版);2000年01期
8 宗仁鹤,白春礼,李振刚,汪新文,聂焰,龚为穗,杨安庆,龚立三;激光对DNA作用机理的AFM研究[J];激光生物学报;2001年01期
9 宗志新,龚国权;阿的平荧光猝灭法测定 DNA(英文)[J];兰州大学学报(自然科学版);2002年02期
10 张李阳;固体发酵红曲霉菌生物量测定方法的研究[J];南京晓庄学院学报;2002年04期
11 徐治立;论基因科技的二重性[J];系统辩证学学报;2002年03期
12 罗文永,陈建伟,刘彦卓,肖昕,毛兴学,李晓方;快速鉴定阳性重组质粒方法的改进试验[J];广东农业科学;2004年02期
13 张志忠,吴菁华,吕柳新,陈桂信;一种适于PCR检测的DNA微量提取方法[J];亚热带植物科学;2004年01期
14 宫霞 ,施用晖 ,乐国伟;抗菌活性肽与细菌染色体DNA的相互作用机理[J];自然科学进展;2004年05期
15 沈子威,王竞,张志诚,黄美珍;激光诱导动物细胞基因转移的研究[J];清华大学学报(自然科学版);1991年06期
16 张四明;分子生物学技术及其在渔业科学中的应用[J];水产学报;1997年S1期
17 沈鹤柏,倪丽华,杨海峰,王则民,章宗穰;稀土金属离子对DNA作用的紫外和荧光光谱法研究[J];上海师范大学学报(自然科学版);1998年01期
18 曾宪春,罗锋,蒋达和,朱帆,李文鑫;一种快速有效纯化DNA序列分析模板的方法[J];生物技术;1998年05期
19 张永良,胡海霞,郭庆林,沈喜,李春光,郑世英,徐利泉,周富高;精子DNA微波Feulgen染色及意义[J];中国优生与遗传杂志;1998年04期
20 谢菊芳,宋国清,廖贡献,张菁,居超明;PCT高压静电场的植物细胞效应及量子模型[J];电子学报;1999年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘海英;陈刚;步宇翔;;碱基对的多铜修饰对DNA导电性的增强作用[A];中国化学会第28届学术年会第13分会场摘要集[C];2012年
2 赵宏远;李俊杰;桑润滋;;单细胞凝胶电泳技术检测不同处理山羊精子DNA损伤[A];中国畜牧兽医学会动物繁殖学分会第十五届学术研讨会论文集(下册)[C];2010年
3 刘玲;付强;朱化彬;彭秀丽;郝海生;杜卫华;赵学明;王栋;;牛毛囊基因组DNA制备方法的比较研究[A];中国畜牧兽医学会动物繁殖学分会第十五届学术研讨会论文集(上册)[C];2010年
4 梁春柳;;一个新的筛选化合物与DNA交互作用的简便方法[A];2010年全国药物毒理学学术会议论文集[C];2010年
5 张文众;李永宁;方瑾;梁春来;张倩男;;体外新评价方法——完整细胞核DNA检测板[A];全国生化/工业与卫生毒理学学术会议论文集[C];2010年
6 邹丹丹;汪海林;;基于DNA甲基化结合蛋白MBD的甲基化分析[A];中国化学会第28届学术年会第2分会场摘要集[C];2012年
7 张晔;杜智;杨斌;高英堂;;检测外周血中游离DNA的应用前景(综述)[A];天津市生物医学工程学会第29届学术年会暨首届生物医学工程前沿科学研讨会论文集[C];2009年
8 赵淑珍;刘光珍;;DNA免疫吸附治疗狼疮性肾炎的临床观察[A];第十一届全国中西医结合肾脏病学术会议论文汇编[C];2010年
9 陈士林;;中药DNA条形码鉴定体系[A];第十届全国药用植物及植物药学术研讨会论文摘要集[C];2011年
10 陆佳飞;周克隆;王缦;;磁珠法快速提取乙型肝炎病毒DNA的研究及其在诊断试剂中的应用[A];第五次全国免疫诊断暨疫苗学术研讨会论文汇编[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 郭晓兰;端粒功能异常诱导的DNA损伤反应及其在肿瘤发生中的作用与分子机制[D];重庆医科大学;2010年
2 陈志健;1.8 GHz微波对X射线和阿霉素致淋巴细胞DNA损伤修复及对蛋白表达的影响[D];浙江大学;2010年
3 朱慧芳;Y家族DNA聚合酶对化学致癌物MNNG应答的转录调控研究[D];浙江大学;2009年
4 万超;抗猪瘟嵌合DNA疫苗及TRIF的DNA疫苗佐剂效应研究[D];武汉大学;2009年
5 赵丽霞;克隆绵羊印记相关基因的DNA甲基化研究[D];内蒙古农业大学;2010年
6 沈美龙;基于DNA免疫的乙型肝炎病毒表面抗原大中小蛋白的免疫原性研究[D];南京医科大学;2010年
7 徐铁刚;细菌DNA磷硫酰化修饰与限制[D];上海交通大学;2008年
8 高鹏;特异性介导DNA转导的多结构域嵌合蛋白的构建、表达及鉴定[D];吉林大学;2011年
9 康大伟;DNA分子器件场效应理论研究[D];山东大学;2010年
10 高天;基于寡核苷酸芯片的地中海贫血特异性DNA甲基化的研究[D];第三军医大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李芳;基于磁性微粒的法医样本DNA纯化[D];西北大学;2011年
2 芦丽淦;柚皮素及聚乙二醇增强乙肝DNA疫苗免疫效果的研究[D];河南大学;2010年
3 杨锦艳;六种香豆素有效成分与DNA相互作用的研究[D];山西医科大学;2010年
4 林启凰;用于乳腺蛋白标志基因检测的DNA电化学生物传感器的研究[D];福建医科大学;2010年
5 于文静;亚麻韧皮部特异启动子克隆与26份种质DNA指纹图谱构建[D];中国农业科学院;2010年
6 Rebecca Simisola Agboola;硼(B)和氯化钠胁迫处理诱导高粱(Sorghum bicolor)自交系发生形态和DNA甲基化的变异[D];东北师范大学;2010年
7 石微;溴氰菊酯致大鼠DNA损伤及损伤后修复功能的影响[D];青岛大学;2010年
8 张诺;DNA-纳米羟基磷灰石修饰电极的制备及在生物分析中的应用[D];济南大学;2010年
9 郭珈辰;基于图形表示的DNA相似性分析及进化树构建算法研究[D];湖南大学;2010年
10 刘香港;基于功能材料的新型电化学DNA生物传感器的研制及应用研究[D];山东农业大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 陈杰;信息技术将重组汽车DNA[N];科技日报;2010年
2 刘霞;科学家研发出新型人工合成DNA载体[N];科技日报;2010年
3 南方;化危为机 企业需韧性生长的DNA[N];中国企业报;2009年
4 吴强;港大引新技术DNA辨食材[N];中国食品质量报;2010年
5 本报记者 施晓焰 通讯员 马丽娟;云南:DNA数据库成“打拐”得力帮手[N];人民公安报;2009年
6 张巍巍;垃圾DNA可促进癌症发展首获证实[N];科技日报;2010年
7 常丽君;虱子DNA表明人类17万年前首次穿衣[N];科技日报;2011年
8 记者 冯卫东;DNA碱基序列决定其光敏性假设获证实[N];科技日报;2008年
9 许文强;拆、装更便捷的DNA双螺栓结构模型[N];大众科技报;2008年
10 记者 常丽君;研究人员发现自组装DNA链的最佳长度[N];科技日报;2010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
  • 010-62982499
  • 010-62783978