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题名基于DNA链置换开关反应求解可满足性问题
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作者
杨静
何国庆
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机构
安徽理工大学数学与大数据学院
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出处
《哈尔滨商业大学学报(自然科学版)》
2025年第5期523-532,共10页
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文摘
可满足性问题(SAT)是一类著名的NP完全问题,DNA链置换技术以其独特的高特异性和效率,为解决此类问题提供了一种途径.提出了一种基于DNA链置换的开关电路模型,旨在求解可满足性问题.DNA双链作为输入信号进入三个模块,即输入模块,反应模块和输出模块.输入信号与三个模块中DNA链进行反应产生输出信号,观察输出信号来寻找可满足性问题的可行解.此外,为了更直观地展示DNA链置换反应和其浓度的变化,利用Visual DSD软件进行了仿真实验,这些仿真结果进一步证实了DNA链置换技术在处理NP问题时的巨大应用潜力,不仅为可满足性问题的求解提供了一种新颖的方法,也为生物计算领域的发展开辟了新的视野.
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关键词
DNA链置换
逻辑电路
可满足性问题
DNA计算
visual
dsd
荧光信号
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Keywords
DNA strand replacement
logic circuit
satisfiability problem
DNA computing
visual dsd
fluorescent signal
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分类号
TP301.6
[自动化与计算机技术—计算机系统结构]
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题名利用开关电路实现布尔矩阵的DNA计算模型
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作者
杨静
张悦
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机构
安徽理工大学数学与大数据学院
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出处
《安徽理工大学学报(自然科学版)》
2025年第4期83-89,共7页
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基金
国家自然科学基金资助项目(62272005,22307072)。
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文摘
目的随着计算需求的不断增长,DNA计算在计算科学中得到了广泛关注,特别是在布尔逻辑运算领域。方法研究通过结合DNA链置换与开关电路,构建了一个用于处理布尔矩阵布尔积问题的DNA计算模型。该模型主要包含3个部分,即上游开关、下游开关和荧光报告门。上游开关和下游开关对信号进行输入、处理和传递,荧光报告门通过检测荧光信号的有无来判定布尔运算的输出值。为了验证所提出模型的有效性,研究通过Visual DSD软件进行了仿真模拟。结果结果表明,所提出的计算模型在执行布尔逻辑运算中能够准确地完成布尔矩阵的计算,证明了其有效性和可行性。结论研究展示了DNA链置换技术在代数计算方面的强大潜力和实际应用前景,推动了开关电路在分子计算领域的应用和发展,为未来的分子计算机和生物计算技术提供了重要的工具和方法。
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关键词
DNA链置换
开关电路
布尔矩阵
布尔积
visual
dsd
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Keywords
DNA strand displacement
switching circuits
boolean matrix
boolean product
visual dsd
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分类号
TP301.6
[自动化与计算机技术—计算机系统结构]
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题名基于DNA链置换的赢家通吃神经网络
被引量：2
- 3
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作者
王宾
李亚
赵宏伟
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机构
大连大学先进设计与智能计算省部共建教育部重点实验室
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出处
《电子与信息学报》
EI
CSCD
北大核心
2021年第8期2430-2438,共9页
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基金
国家重点研发计划重大专项项目(2018YFC0910500)
国家自然科学基金(61425002,61751203,61772100,61972266,61802040,61672121)
辽宁省自认科学基金(20180551241,2019-ZD-0567)。
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文摘
DNA链置换技术广泛用于生物计算中,在计算能力和信息处理方面表现出色。但是,在信号的放大、恢复与比较等一些计算中使用DNA链置换技术,不仅增加DNA链的数量,还会带来额外的计算成本。因此,为了减少DNA链的使用数量,该文构建了一个基于DNA链置换实现的赢家通吃(WTA)神经网络。首先,通过神经元实现逻辑运算AND,NAND和OR,将其级联成WTA神经网络解决了线性不可分问题。通过与别人结果的比较,证明该文采用方法的有效性,并在Visual DSD(DNA链置换)中获得了稳定而直观的结果。然后,为了检验神经元级联的可扩展性,设计了一个3人表决器,并对科学家进行分类,该文展示了分子系统如何表现出与大脑具有类似行为的思考能力,最后证明获得的准确率高于其他方法。
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关键词
DNA链置换
赢家通吃神经网络
逻辑运算
visual
dsd
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Keywords
DNA Strand Displacement(dsd)
Winner-Take-All(WTA)neural network
Logic operation
visual dsd
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分类号
TN911.7
[电子电信—通信与信息系统]
TP391
[自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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题名DNA折纸术在0-1背包问题中的应用
被引量：8
- 4
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作者
杨新木
杨静
殷志祥
唐震
崔建中
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机构
安徽理工大学数学与大数据学院
安徽理工大学电气与信息工程学院
香港大学教育学院
上海工程技术大学数理与统计学院
淮南联合大学计算机系
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出处
《计算机应用研究》
CSCD
北大核心
2021年第3期777-781,共5页
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基金
国家自然科学基金资助项目(61702008,61672001)
安徽省博士后基金资助项目(2019B331)
+2 种基金
安徽省自然科学基金资助项目(1808085MF193)
2019年高校优秀青年骨干人才国外访问研修项目(gxgwfx2019015)
安徽高校自然科学研究项目(KJ2019A0538)。
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文摘
DNA折纸术因其反应的可编程性、纳米可寻址性等优点被广泛地应用于DNA计算中。利用DNA折纸术和杂交链式反应构建0-1背包问题的计算模型。以四个变量的0-1背包问题为例,首先将九种发夹结构和一种分子信标锚定在DNA折纸基底上并加入足量的辅助链;其次通过加入不同的引发链可以触发不同路径上的杂交链式反应,并得到问题的所有可能解;最后,通过荧光信号的数量确定可行解,从而找到问题的最优解。该模型不受权重过大或过小的影响,在折纸基底上可等比例的缩放权重。用Visual DSD软件对该模型进行仿真,模型显示出良好的可行性。
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关键词
0-1背包问题
DNA折纸术
DNA计算
visual
dsd软件
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Keywords
0-1 knapsack problem
DNA origami
DNA computing
visual dsd software
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分类号
TP301
[自动化与计算机技术—计算机系统结构]
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题名DNA链置换反应网络在求解可满足问题中的应用
被引量：1
- 5
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作者
王夕远
殷志祥
唐震
杨静
崔建中
徐如解
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机构
安徽理工大学数学与大数据学院
上海工程技术大学数学与统计学院
淮南联合大学计算机系
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出处
《广州大学学报（自然科学版）》
CAS
2022年第2期76-85,共10页
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基金
国家自然科学基金资助项目(61672001,61702008,62072296)
安徽省自然科学基金资助项目(1808085MF193)
军委科技委前沿创新计划重点资助项目子课题(18163ZT00500901)。
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文摘
DNA链置换是一种非常重要的分子自组装方法,因其操作性强、实验条件简单而被广泛应用于DNA计算中。可满足问题是非确定性多项式问题(NP问题)中的一个经典问题,文章利用DNA链置换反应网络来求解可满足问题,利用Visual DSD语言设计DNA链。求解过程主要分为3个反应模块,即变量转换模块、求和模块和阈值比较模块。变量转换模块是将不同变量所代表的DNA链通过链置换反应转换成同一条链;求和模块是将转换后的链浓度进行相加;在阈值比较模块中,由于浓度的检测会存在一定的误差,为此设计了2个链置换反应检测是否有荧光显示来判断可行解,若有荧光显示则为可行解,反之不是。通过Visual DSD仿真软件得到了变量转换模块相对应的链置换反应网络图、变量仿真图以及阈值比较图。该方法可用来求解多个变量的可满足性问题。文章利用上述方法成功解决了一个5变量的可满足问题。
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关键词
visual
dsd
阈值比较
反应网络
DNA链置换
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Keywords
visual dsd
threshold comparison
reaction network
DNA strand replacement
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分类号
TP301
[自动化与计算机技术—计算机系统结构]
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题名基于DNA链置换的逻辑推理问题研究
被引量：2
- 6
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作者
吴立波
黄玉芳
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机构
西南交通大学数学学院
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出处
《计算机科学》
CSCD
北大核心
2022年第1期259-263,共5页
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文摘
基于DNA链置换反应构建了逻辑推理问题的DNA计算模型。在不依托荧光标记技术等DNA实验技术的前提下,利用尽量少的DNA反应链和链置换反应以及构建0-1函数,实现了DNA链的浓度变化与布尔逻辑信号值之间的对应关系,将DNA模拟计算和数字逻辑运算相结合,设计出基于DNA链置换反应的基本逻辑运算"与""或""非"的DNA计算模型。利用DNA链置换反应的级联特性,将基本逻辑运算进行任意的组合,形成组合逻辑表达式,以满足不同逻辑推理问题的需求及实现完整的逻辑推理过程。通过实例得到了可满足性问题这一特殊逻辑推理问题的可行解。所有DNA链置换反应的过程和相关DNA链的浓度变化均通过Visual DSD软件仿真模拟实现。
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关键词
DNA链置换反应
逻辑推理
布尔逻辑信号
visual
dsd
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Keywords
DNA strand displacement
Logical reasoning
Boolean logic signal
visual dsd
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分类号
O142
[理学—基础数学]
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题名DNA计算中的可级联分子全加器
- 7
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作者
肖玮
强小利
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机构
广州大学计算科技研究院
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出处
《广州大学学报（自然科学版）》
CAS
2020年第5期18-24,共7页
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基金
科技部重点研发计划资助项目(2019YFA0706402)
国家自然科学基金面上资助项目(61772376,62072129)。
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文摘
DNA链置换技术是近年来DNA计算领域的一个重要研究方向,它是在DNA粘贴模型基础上发展起来的一种动态DNA分子计算方法.这种方法以DNA编码序列中的toehold域为起点,通过覆盖置换域上的链来完成链置换.文章讨论了以这种方法为出发点设计的一种由分子逻辑门器件构成的分子全加器,并使用Visual DSD软件进行了仿真实验.实验结果表明,文章中提出的分子全加器是可行的,并且它还可以通过级联实现任意多位加法运算.
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关键词
链置换
全加器
级联
逻辑电路
visual
dsd
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Keywords
DNA strand displacement
full adder
cascade
logic circuits
visual dsd
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分类号
TP311
[自动化与计算机技术—计算机软件与理论]
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