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DNA自组装技术的研究进展及难点(英文)被引量：5: 2008年; 近年来,DNA自组装成为DNA计算及纳米材料科学等领域研究的热点,它关系着DNA计算机的发展.DNA分子如何组装已成为许多学者关注的焦点.为此,文中主要围绕着DNA分子组装成的初级元件的类型:一条长的DNA单链、多条短寡核苷酸链和自组装单元,重点从自组装的初级元件形成的一维、二维及三维结构上讨论DNA自组装技术与方法.文中讨论了这些技术的原理及应用的研究进展,并且分析了DNA自组装应用于DNA计算的主要难点及解决方案.首先,编码的好坏决定着实验是否能实施;其次,DNA单链之间组装的角度及初级原件之间的连接是影响自组装体产量的关键因素;从具体的实验操作上看,每条DNA单链的浓度比例及退火温度则决定着自组装的成败.随着学科之间的高度交叉,DNA自组装将是材料学、信息学、生物学等领域的重要研究方向,也是推动DNA计算机发展的重要手段.; 杨静张成

Simulated annealing algorithm for detecting graph isomorphism被引量：4: 2008年; Evolutionary computation techniques have mostly been used to solve various optimization problems, and it is well known that graph isomorphism problem （GIP） is a nondeterministic polynomial problem. A simulated annealing （SA） algorithm for detecting graph isomorphism is proposed, and the proposed SA algorithm is well suited to deal with random graphs with large size. To verify the validity of the proposed SA algorithm, simulations are performed on three pairs of small graphs and four pairs of large random graphs with edge densities 0.5, 0.1, and 0.01, respectively. The simulation results show that the proposed SA algorithm can detect graph isomorphism with a high probability.; Geng Xiutang Zhang Kai

DNA计算中核酸序列设计方法比较研究(英文)被引量：4: 2008年; DNA计算是将现实问题进行编码,映射到DNA分子上,然后通过分子生物实验产生出代表问题解的DNA分子,最后通过检测技术提取出该DNA分子.高质量的DNA编码可以尽可能避免或减少计算过程中出现的错误,并使检测阶段易于提取出代表问题解的DNA分子.文中对基于汉明距离和基于自由能的DNA核酸编码方法进行研究,分析了两类方法的约束条件对DNA编码质量的影响,比较了两类方法排除非特异性杂交的完备性和计算量,进一步分析了两类方法编码DNA序列的效率.通过分析和比较得到,两类DNA计算编码方法都能有效地限制DNA分子间的非特异性杂交,其中基于汉明距离的DNA编码方法的计算量比较小,但是它仅能近似地估计DNA分子间杂交的热力学稳定性,不能完全替代最小自由能的编码方法.在满足DNA计算试验精度要求的条件下,采用基于汉明距离的DNA编码设计方法不仅能有效地的挑选出特异性杂交和非特异性杂交的DNA序列,还能有效地减少计算量,从而提高DNA序列设计的效率.; 张凯耿修堂肖建华赵东明; 关键词：DNA计算自由能汉明距离

求解0-1规划问题的DNA计算模型(英文)被引量：2: 2008年; DNA计算是以DNA分子作为数据的一种新型计算模式.在DNA计算中首要面对的问题是编码问题.文中提出了一种双编码方法,利用这种编码方法可以使得在DNA计算的读解过程类似于DNA测序过程,容易实现自动化操作.基于该编码方法所建立的DNA计算模型可用于求解0-1规划问题,只需4次PCR反应即可读取问题的可行解.与其他DNA计算模型相比,该模型具有操作简单、易于实现的优点.; 强小利曾波王子成寇铮; 关键词：DNA计算

基于动态遗传算法的DNA序列集合设计(英文)被引量：10: 2008年; DNA编码序列的质量与数量直接影响着DNA计算的可靠性和规模,如何找到尽可能好的及尽可能多的DNA序列用于实际的应用一直是DNA计算的一个核心问题.文中首先介绍了研究DNA编码和DNA序列集合对DNA计算的意义,并给出了DNA序列设计的汉明距离和反汉明距离约束条件的定义.DNA序列集合的研究对DNA计算的可靠性和规模有着重要的影响,因此文中利用遗传算法和动态遗传算法来设计满足上述约束条件的DNA序列集合,通过对两种方法所得结果的比较,证明了动态遗传算法明显优于遗传算法.与此同时,将文中所得到的实验结果与前人的研究成果进行比较可知,文中的结果大幅提高了DNA编码的上界,从而进一步缩小了DNA编码界的取值范围.并且文中所给出的实验结果,对以后DNA编码的理论界的研究以及编码理论中关于4元码界的研究,提供了重要的参考值.; 张强王宾张锐许春霞; 关键词：遗传算法汉明距离动态遗传算法

可满足问题的分子信标计算模型(英文)被引量：10: 2008年; 分子信标(Molecular Beacon)是一种发夹状的荧光探针,它可以特异地和那些与分子信标的环(Loop)互补的核酸靶序列杂交,具有单个碱基错配的检测能力.肽核酸(Peptide Nucleic Acid)是人工合成的核酸(DNA)的类似物.PNA骨架为酰胺键,与DNA补链杂交更稳定,可以阻止聚合酶延伸反应.文中将可满足问题的约束变量编码于分子信标的环部识别区,通过分子信标与使得给定范式为真的变量的PNA补链杂交,再利用PNA链可以阻止聚合酶延伸反应的性质,用限制性内切酶EcoRI降解对应于非解的分子信标,最后通过加热表面使分子信标构形发生变化,产生荧光读解.提出的可满足问题的分子信标计算模型具有可靠性高、无需观察和记录计算的中间结果、读解简单等优点.; 殷志祥崔建中支凌迎孙侠黄晓慧; 关键词：DNA计算分子信标肽核酸荧光

DNA缩短法计算模型求解最大独立集问题被引量：7: 2009年; 提出了一种基于环形DNA缩短法的新型计算模型.该模型可以求解n个顶点m条边的图的最大独立集.算法的时间复杂度是O(n+m).随着问题规模的增大,计算所需的试管数量呈线性增长.在计算模型的生物操作中,有两个主要技术:DNA分子内环化和DNA长度逐步缩短.结合反向PCR(聚合酶链式反应),磁珠吸附和环化酶催化等多种方法,在求解步骤中,DNA分子的结构在线性双链DNA(dsDNA)、线性单链DNA(ssDNA)和环形单链DNA之间进行循环变化.利用环形DNA分子的结构特点,在计算过程中避免了DNA分子间重组.为了证实该DNA计算模型的可行性,利用其求解了一个最大独立集问题的实例.; 张成杨静许进赵东明; 关键词：NP完全问题反向PCR

黑白数字图像的有穷状态自动机表示方法被引量：5: 2006年; 自动机理论是理论计算机科学的基础理论之一,在很多领域自动机有着广泛的应用,在将黑白图像进行像素地址编码的基础上使用语言来描述数字图像,从而得到用自动机来描述数字图像的方法,任意有穷分辨率黑白图像均可以用有穷状态自动机来表示,多分辨率图像能够用有穷状态自动机来描述当且仅当该图像中不同形状的子图像的个数为有限个.; 刘光武许进潘林强; 关键词：自动机理论计算机科学形式语言数字图像

An improved Ant colony optimization for communication network routing problem: Ant colony optimization(ACO)is a population-based meta-heuristic for combinatorial optimization problems such ...; Dongming Zhao1

基于环形DNA分子的一种求解最大集团的计算模型被引量：4: 2010年; 文中提出了一种基于环形DNA分子的新型计算模型.该模型的核心构成包括环形DNA分子,链霉亲和素包被的磁珠及环化酶.通过应用该模型解决了一个5个顶点的最大团问题,证明了该模型的可行性.在整个计算过程中,真解的搜索是借助于磁珠和环化酶,DNA分子结构在线性和环形之间相互转化.环形DNA分子的应用极大地减少了计算所需的时间和空间,算法的时间和空间复杂度均为O(n+m).对于解决一个n个节点的最大团问题,这种算法和枚举型算法相比,在搜索过程中所需试管数较少,只需n+1个试管,而利用枚举型算法则需要2n个试管.另外,文中构建的非枚举型初始解空间大大提高了DNA计算机的存储和计算能力.在将来,这种新型的DNA计算模型或许会成为一种解决某些NP完全问题的有效工具.; 杨静张成许进刘向荣强小利; 关键词：DNA计算 NP完全问题环化酶磁珠

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国家自然科学基金(60533010)

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