本文關(guān)鍵詞：基于DNA鏈置換和自組裝技術(shù)的圖連通度計(jì)算模型的研究

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【摘要】：DNA計(jì)算是一種以DNA分子作為存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和運(yùn)算媒介的新型計(jì)算模型。它突破傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)概念,引入生物分子作為計(jì)算材料,并且DNA分子具有高度并行性、易操作、高存儲(chǔ)等優(yōu)點(diǎn),是一門(mén)具有巨大發(fā)展?jié)摿Φ男滦蛯W(xué)科。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,各個(gè)專(zhuān)家對(duì)其構(gòu)建DNA分子模型、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)算法和生化試驗(yàn)研究,可以解決圖論中的NP完全問(wèn)題。本文主要研究連通度問(wèn)題,該問(wèn)題是圖論中經(jīng)典的NP問(wèn)題。本文主要通過(guò)構(gòu)建兩種DNA自組裝模型并利用鏈置換技術(shù)解決圖的連通度,還對(duì)DNA計(jì)算的基本原理及其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的闡述。本文主要選取兩種計(jì)算模型對(duì)圖論中的連通度進(jìn)行研究,主要包括：第一,本文利用雙鏈DNA分子構(gòu)建模型。然后根據(jù)簡(jiǎn)單算法利用DNA分子進(jìn)行搜索,避免了計(jì)算中試管數(shù)的指數(shù)爆炸增長(zhǎng)。為了驗(yàn)證這個(gè)算法,我們以一個(gè)簡(jiǎn)單的圖G為例,說(shuō)明應(yīng)用該算法求解連通度的整個(gè)操作過(guò)程并給出了該雙鏈DNA分子計(jì)算模型的詳細(xì)生化過(guò)程和算法語(yǔ)言描述。同時(shí)根據(jù)具體圖形設(shè)計(jì)模型和簡(jiǎn)單算法對(duì)圖G詳細(xì)執(zhí)行過(guò)程進(jìn)行了說(shuō)明,從而求出圖G的連通度。由于雙鏈DNA分子的高度并行性降低了圖的連通問(wèn)題的復(fù)雜度(0(n-1)n/2+m))并且提高了實(shí)驗(yàn)的效率。第二,本文構(gòu)建DNA/AuNP共聚體的三維DNA自組裝計(jì)算模型解決圖的連通度。根據(jù)本文給的具體圖形設(shè)計(jì)共聚體模型,然后根據(jù)非確定算法經(jīng)過(guò)一系列生物實(shí)驗(yàn)最后求出該圖的連通度。另外本文還通過(guò)了Visual DSD和NUPACK對(duì)該生物實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了仿真,來(lái)說(shuō)明該實(shí)驗(yàn)的可行性。與傳統(tǒng)算法相比,該算法所需要的實(shí)驗(yàn)操作方便、容易操作,更重要是降低了求解該圖的復(fù)雜度,為]DNA/AuNP共聚體模型的應(yīng)用提供了可行性說(shuō)明。為了證明雙鏈DNA分子和DNA/AuNP共聚體模型解決圖的連通度問(wèn)題的可行性,閱讀大量文獻(xiàn)對(duì)比與綜合還給了該模型的實(shí)驗(yàn)方案以及生物技術(shù)的詳細(xì)操作過(guò)程。另外,本研究利用鏈置換技術(shù)通過(guò)巰基化將DNA分子與金顆粒相連接,這個(gè)實(shí)驗(yàn)同時(shí)也說(shuō)明了對(duì)納米金顆粒的控制達(dá)到一定水平,同時(shí)這對(duì)目前DNA計(jì)算的研究具有巨大的研究?jī)r(jià)值,從理論上可以提高分子計(jì)算的可靠性和準(zhǔn)確性,同時(shí)由于實(shí)驗(yàn)的操作方法靈活,準(zhǔn)確率高,這對(duì)解決圖論中NP完全問(wèn)題提供新思路。不過(guò),本文的模型需要根據(jù)具體的圖設(shè)計(jì)模型結(jié)構(gòu),雖然有Visual DSD的仿真來(lái)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的可行性,但是并未用具體生化實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證模型的可行性。
【關(guān)鍵詞】：DNA計(jì)算 DNA自組裝 連通度 DNA納米金顆粒共聚體 雙鏈DNA結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：陜西師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TP384
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.1.1 研究背景9-10
• 1.1.2 研究意義10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外關(guān)于本的研究現(xiàn)狀及趨勢(shì)10-14
• 1.2.1 基于鏈置換的DNA計(jì)算10-13
• 1.2.2 DNA自組裝技術(shù)13-14
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容14-15
• 1.4 本文結(jié)構(gòu)15-17
• 第二章 DNA自組裝結(jié)構(gòu)研究進(jìn)展17-27
• 2.1 前言17
• 2.2 DNA自組裝計(jì)算17-21
• 2.2.1 DNA計(jì)算17-21
• 2.2.1.1 DNA計(jì)算原理18-19
• 2.2.1.2 DNA計(jì)算特點(diǎn)19-21
• 2.2.2 DNA納米技術(shù)21
• 2.3 DNA自組裝計(jì)算的模型21-25
• 2.3.1 一維自組裝模型21-22
• 2.3.2 二維自組裝模型22-24
• 2.3.3 三維自組裝模型24-25
• 2.4 本章小結(jié)25-27
• 第三章 基于DNA分子算法求解圖的連通度問(wèn)題中的應(yīng)用27-37
• 3.1 引言27-28
• 3.2 圖的連通度問(wèn)題28-29
• 3.3 雙鏈DNA分子算法求解圖的連通度問(wèn)題中的應(yīng)用29-35
• 3.3.1 雙鏈DNA分子模型設(shè)計(jì)31-33
• 3.3.2 DNA分子的生物算法33-35
• 3.4 本章小結(jié)35-37
• 第四章 DNA納米顆粒共聚體在圖的連通度問(wèn)題中的應(yīng)用37-47
• 4.1 引言37
• 4.2 DNA納米顆粒共聚體在圖的連通度問(wèn)題中的應(yīng)用37-44
• 4.2.1 DNA納米金顆粒共聚體的設(shè)計(jì)38-40
• 4.2.2 DNA共聚體的算法分析及其序列設(shè)計(jì)40-42
• 4.2.3 利用Visual DSD進(jìn)行可行性分析42-44
• 4.3 本章小結(jié)44-47
• 第五章 結(jié)論與展望47-49
• 5.1 結(jié)論47-48
• 5.2 展望48-49
• 參考文獻(xiàn)49-55
• 致謝55-57
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果57

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

1 ;A novel computing model of the maximum clique problem based on circular DNA[J];Science China(Information Sciences);2010年07期

2 陳智華;;基于DNA計(jì)算自組裝模型的Diffie-Hellman算法破譯(英文)[J];計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào);2008年12期

3 許進(jìn);范月科;;并行型Ramsey數(shù)DNA計(jì)算模型[J];計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào);2009年12期

4 高琳,許進(jìn);最小頂點(diǎn)覆蓋問(wèn)題的DNA分子算法[J];系統(tǒng)工程與電子技術(shù);2004年04期

5 方剛;張社民;許進(jìn);;邊連通度問(wèn)題的三維DNA圖結(jié)構(gòu)解法[J];系統(tǒng)工程與電子技術(shù);2006年01期

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本文編號(hào)：560400