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生物计算中病毒机模型和DNA逻辑电路的研究

【摘要】:随着计算机软硬件技术的迅猛发展,计算机的运算速度和能力都有了很大提升。但是传统电子计算机仍有很多方面的限制,对于有些大规模问题无法较好解决(如大规模NP完全问题)。为了突破传统计算机的局限,各种新型计算模型研究不断涌现,生物计算就是其中之一。而生物计算又有很多分支,主要包括分子计算、膜计算等。本文将从生物计算研究的基础知识开始,先介绍分子逻辑门的相关知识,以及数理逻辑基础知识。然后探讨生物计算中一种新型计算模型,称之为病毒机,介绍该模型之后将展示基于病毒机模型的四则运算系统的实现。因为运算器是计算机硬件系统的五大部件之一,是执行算术运算(即四则运算)和逻辑运算等基本运算操作的部件,重要性不言而喻。由此可见,这些基本的运算系统是计算机系统中最重要的部分,也是新型计算模型的研究中最基础和最重要的部分。在介绍新型计算模型的理论研究之后,将介绍基于实验验证的计算模型,即基于链置换和脱氧核酶的组合催化DNA逻辑电路的设计和实验研究。这部分内容不仅涉及链置换反应、脱氧核酶的特性、DNA逻辑门的设计、以及DNA链序列的设计等理论研究,同时也涉及实际操作的实验验证。将用实验的真实结果来验证DNA逻辑门的可行性。最后,研究了DNA逻辑电路的仿真。首先介绍仿真软件Visual DSD的基本知识和代码语法规则,再对组合催化DNA逻辑电路进行仿真,与此同时介绍了软件的使用详情,最后对仿真结果进行分析并总结。

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