2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、DNA 計算是以DNA 分子作為“數據”,以生化反應作為“信息處理工具”的一種新穎計算模式。由于其高度并行性、海量存儲能力、低能耗等優(yōu)點,DNA 計算成為眾多學者關注的焦點。近年來,許多研究成果已經提高了它的性能并增加了它的可行性。但是,DNA 計算尚未成熟。關于DNA 計算理論和技術上的進一步研究都具有重要的科學意義。 圖頂點著色問題存在于豐富的科學和工程應用中,如工序問題、排課表問題、物資儲存問題等等,但它卻是眾所周知的NP

2、-完全問題。本文針對這一具體問題,結合分子生物學的研究方法和實驗技術,旨在建立自動化程度較高的,可用于求解較大規(guī)模問題的DNA 計算模型,研究探討了四種解決圖頂點著色的DNA 計算模型的可行性及優(yōu)缺點,對每個DNA 計算模型給出了具體的編碼條件及相應的編碼,及實現DNA 計算模型的生化操作的實驗步驟,并對一些模型給出了詳細的實驗驗證。主要工作如下: 文章首先基于雜交反應提出一種枚舉型的DNA 計算模型。在該模型中,提出了具體編碼

3、方案,并利用DNA 自動合成儀合成初始解空間,然后利用雜交反應和聚合酶鏈式反應來求解問題。文章以具有5個頂點圖為例對該模型進行了生化實驗驗證。 實驗結果表明,該模型能有效求解圖頂點著色問題。 為了減少DNA 計算中編碼的數量,不降低生化實驗操作的可靠性,文章提出一種改進的枚舉型DNA 計算模型。在該模型中,利用雙編碼法對圖頂點著色這一問題進行編碼,利用酶切反應和聚合酶鏈式反應對問題進行求解。實例分析表明,該模型具有編碼量少

4、、求解過程簡單的優(yōu)點,尤其是因為該模型的解的檢測方法類似于DNA測序技術,使得該模型更容易實現自動化操作。 解空間指數爆炸問題是阻礙DNA 計算發(fā)展的最大瓶頸。針對這一問題,文章提出一種非枚舉型DNA 計算模型。在模型中,首先對編碼方案和初始解空間構建進行了優(yōu)化,構建了非枚舉型的初始解空間,刪除了大量非解,提高計算效率;然后利用聚合酶鏈式反應實現非解刪除的操作,并使用DNA 測序技術讀取最終解;文章以一個含有12個頂點的圖為例對

5、該模型進行了實驗驗證。實驗結果表明,該模型有效可靠,可以較好的克服DNA 計算中的解空間指數爆炸問題。為建立可用于求解大規(guī)模圖頂點著色問題的DNA 計算模型,文章在非枚舉型DNA 計算模型的基礎上,引入并行處理的思想,建立了一種并行型DNA 計算模型。 在模型中,給出了一種子圖劃分的方法和原則,通過對給定圖進行分解和合并處理,使得該DNA 計算模型能夠求解更大規(guī)模的圖頂點著色問題。文章以一個含有61個頂點的圖為例,對該模型進行了

6、實驗驗證。實驗結果表明,該模型不但延續(xù)了非枚舉型DNA 計算的優(yōu)勢,而且具有解決大規(guī)模的圖頂點著色問題的能力。同傳統(tǒng)的DNA計算模型相比,該模型可以大大提高計算效率,降低成本,能有效處理更大規(guī)模的圖頂點著色問題,具有較強的應用價值。 為了滿足不同DNA 計算模型的編碼需求,文章也考慮了不同編碼條件及參數,設計了大量DNA 編碼。實驗結果表明,這些編碼能滿足DNA 計算中的數量和質量要求。由此所構成的編碼數據庫,能方便DNA 計算技

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