隨著計算機(jī)軟硬件技術(shù)的迅猛發(fā)展,計算機(jī)的運(yùn)算速度和能力都有了很大提升。但是傳統(tǒng)電子計算機(jī)仍有很多方面的限制,對于有些大規(guī)模問題無法較好解決(如大規(guī)模NP完全問題)。為了突破傳統(tǒng)計算機(jī)的局限,各種新型計算模型研究不斷涌現(xiàn),生物計算就是其中之一。而生物計算又有很多分支,主要包括分子計算、膜計算等。本文將從生物計算研究的基礎(chǔ)知識開始,先介紹分子邏輯門的相關(guān)知識,以及數(shù)理邏輯基礎(chǔ)知識。然后探討生物計算中一種新型計算模型,稱之為病毒機(jī),介紹該模型之后將展示基于病毒機(jī)模型的四則運(yùn)算系統(tǒng)的實現(xiàn)。因為運(yùn)算器是計算機(jī)硬件系統(tǒng)的五大部件之一,是執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算(即四則運(yùn)算)和邏輯運(yùn)算等基本運(yùn)算操作的部件,重要性不言而喻。由此可見,這些基本的運(yùn)算系統(tǒng)是計算機(jī)系統(tǒng)中最重要的部分,也是新型計算模型的研究中最基礎(chǔ)和最重要的部分。在介紹新型計算模型的理論研究之后,將介紹基于實驗驗證的計算模型,即基于鏈置換和脫氧核酶的組合催化DNA邏輯電路的設(shè)計和實驗研究。這部分內(nèi)容不僅涉及鏈置換反應(yīng)、脫氧核酶的特性、DNA邏輯門的設(shè)計、以及DNA鏈序列的設(shè)計等理論研究,同時也涉及實際操作的實驗驗證。將用實驗的真實結(jié)果來驗證DNA邏輯門...

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題的背景和意義
    1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 計算模型的研究和發(fā)展
        1.2.2 分子計算的研究和發(fā)展
    1.3 本文的主要工作和創(chuàng)新之處
        1.3.1 本文的研究內(nèi)容
        1.3.2 本文的創(chuàng)新之處
        1.3.3 本文的組織結(jié)構(gòu)
    1.4 本章小結(jié)
第二章 生物計算研究的基礎(chǔ)知識
    2.1 分子邏輯門
        2.2.1 DNA是分子邏輯門的物質(zhì)基礎(chǔ)
        2.2.2 DNA的分子操作
        2.2.3 DNA邏輯電路
    2.2 數(shù)字邏輯基礎(chǔ)
        2.2.1 與運(yùn)算
        2.2.2 或運(yùn)算
        2.2.3 非運(yùn)算
    2.3 本章小結(jié)
第三章 新型計算模型病毒機(jī)模型的研究
    3.1 病毒機(jī)模型介紹
        3.1.1 模型的提出背景和簡介
        3.1.2 模型的形式化定義
    3.2 基于病毒機(jī)模型的四則運(yùn)算系統(tǒng)的實現(xiàn)
        3.2.1 加法系統(tǒng)
        3.2.2 減法系統(tǒng)
        3.2.3 乘法系統(tǒng)
        3.2.4 除法系統(tǒng)
    3.3 本章小結(jié)
第四章 基于鏈置換和脫氧核酶的組合催化DNA邏輯電路的研究
    4.1 基礎(chǔ)概念介紹
        4.1.1 鏈置換反應(yīng)
        4.1.2 脫氧核酶
        4.1.3 凝膠電泳
    4.2 邏輯電路的設(shè)計
        4.2.1 DNA電路系統(tǒng)設(shè)計
        4.2.2 DNA鏈序列設(shè)計——基于NUPACK仿真
    4.3 邏輯電路的實現(xiàn)暨實驗驗證
        4.3.1 實驗器材
        4.3.2 實驗試劑和材料
        4.3.3 實驗步驟
        4.3.4 實驗條件分析優(yōu)化
    4.4 實驗結(jié)果分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 組合催化DNA電路的仿真研究
    5.1 仿真軟件Visual DSD
        5.1.1 Visual DSD使用簡介
        5.1.2 DSD代碼語法規(guī)則
    5.2 基于DSD的組合催化DNA邏輯電路的仿真
        5.2.1 “YES”門電路中的鏈置換計算模型仿真
        5.2.2 “AND”門電路中的鏈置換計算模型仿真
    5.3 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文及科研情況
致謝



本文編號：3924656