本文關(guān)鍵詞：基于DNA鏈置換的分子邏輯運算

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【摘要】：DNA鏈置換技術(shù)是一種在DNA自組裝技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的動態(tài)DNA納米技術(shù)。DNA鏈置換技術(shù)可實現(xiàn)輸入信號與輸出信號之間的動態(tài)連接,是構(gòu)建邏輯門及邏輯電路的一種新方法。根據(jù)DNA鏈置換的基本原理,本文對特定功能的分子邏輯電路模型進行了研究,構(gòu)造了半減器、一位全減器、兩位全減器分子邏輯電路模型以及兩個改進型分子電路模型,并利用可視化DNA鏈置換仿真平臺Visual DSD(DNA Strand Displacement)來仿真驗證模型的合理性。主要研究內(nèi)容如下:第一,為了構(gòu)建分子邏輯電路,首先基于DNA鏈置換反應(yīng)和雙軌思想將數(shù)字邏輯門轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的雙軌邏輯門和分子邏輯門,從而構(gòu)建了基本分子“與”門和“或”門。進而基于DNA鏈置換原理構(gòu)建了半減器分子邏輯運算模型。在軟件DSD中,對半減器進行仿真,仿真結(jié)果的正確性證明了設(shè)計電路的合理性,為接下來構(gòu)建復(fù)雜的邏輯電路奠定了基礎(chǔ)。第二,為了實現(xiàn)DNA計算機的復(fù)雜運算功能,在半減器的基礎(chǔ)上構(gòu)建了一位全減器和兩位全減器電路,基于雙軌思想和seesaw門的構(gòu)建,最終構(gòu)建了對應(yīng)的生化邏輯電路。隨后,用DSD仿真軟件對一位全減器和兩位全減器進行了仿真驗證。仿真結(jié)果正確的表達了邏輯“0”和邏輯“1”的狀態(tài),由此說明模型設(shè)計的可行性,這為接下來構(gòu)建多位全減器提供了設(shè)計方法,為DNA計算機的構(gòu)建奠定了理論基礎(chǔ)。第三,為了實現(xiàn)多功能且減少運算的復(fù)雜度,對電路進行了改進,構(gòu)建了改進型的運算模型,即一位半加半減器和一位全加全減器邏輯運算模型�；陔p軌思想和seesaw門的構(gòu)建,最終實現(xiàn)了一位半加半減器和一位全加全減器的分子運算模型的構(gòu)建,在某種程度上減少了運算的復(fù)雜度,提高了運算效率。最后,用DSD驗證了設(shè)計電路的合理性。這為接下來擴建多位多功能電路提供了思路,同時,為生物計算機的研究做了鋪墊。
【學(xué)位授予單位】：鄭州輕工業(yè)學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP384

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本文編號：1295575