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精确覆盖问题的O(1.414^n)链数DNA计算机算法
  • ISSN号:1000-1239
  • 期刊名称:《计算机研究与发展》
  • 时间:0
  • 分类:TP301.6[自动化与计算机技术—计算机系统结构;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]湖南大学计算机与通信学院,长沙410082, [2]温州大学计算机科学与工程学院,浙江温州325027
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(60603053,90715029);浙江省自然科学基金项目(106654);高等学校博士后科学基金项目(20060400845)
中文摘要:

DNA计算机的可扩展性问题是近年来生物计算领域的重要研究重点之一.根据精确覆盖问题DNA计算求解过程中的并行计算需求,将Aldeman—Lipton模型的操作与粘贴模型的解空间结合,引入荧光标记和凝胶电泳技术,提出了一种求解精确覆盖问题的DNA计算模型和基于分治方法的DNA计算机算法.算法由初始解空间生成算法Init()、冗余解删除算法IllegalRemove()和并行搜索器ParallelSencher()共3个子算法组成.与同类算法的性能比较分析表明:本算法在保持多项式生物操作复杂性的条件下,将求解n维精确覆盖问题的DNA链数从O(2^n)减少至O(1.414^n),从而将DNA计算机在试管内可求解的精确覆盖问题集合的基数从60提高到120,改进了相关文献的研究结果.

英文摘要:

The scalability problem in DNA computer has been one of the important research areas in DNA computing. According to the requirement of the DNA parallel computing for exact cover problem, a DNA model for good scalability is proposed, which is based on the biological operations in the Adleman-Lipton model and the solution space of stickers in the sticker-based model by simultaneously taking the method of fluorescence labeling and the technique of gel electrophoresis into the model. Based on this model, a DNA-based algorithm for the exact cover problem, by making use of the strategem of divide-and-conquer, is also proposed which consists of three sub-algorithms: Init (), IllegalRemove(), and ParallelSeacher(). Compared with by far the best molecular algorithm for the exact cover problem with n variables and m sets in which O(2^n) DNA strands are used, this algorithm can solve the same problem only using O(1. 414^n) DNA strands on the condition of not varying the time complexity. Therefore, the cardinal number of the exact cover problem that can be theoretically resolved in a test tube may be enlarged from 60 to 120, and thus the is an improved result over the past researches.

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期刊信息
  • 《计算机研究与发展》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院计算技术研究所
  • 主编:徐志伟
  • 地址:北京市科学院南路6号中科院计算所
  • 邮编:100190
  • 邮箱:crad@ict.ac.cn
  • 电话:010-62620696 62600350
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-1239
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1777/TP
  • 邮发代号:2-654
  • 获奖情况:
  • 2001-2007百种中国杰出学术期刊,2008中国精品科...,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:40349