本文關鍵詞：基于DNA鏈置換的分子邏輯運算

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【摘要】：DNA鏈置換技術是一種在DNA自組裝技術的基礎上發(fā)展起來的動態(tài)DNA納米技術。DNA鏈置換技術可實現(xiàn)輸入信號與輸出信號之間的動態(tài)連接,是構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,為了構建分子邏輯電路,首先基于DNA鏈置換反應和雙軌思想將數(shù)字邏輯門轉化為對應的雙軌邏輯門和分子邏輯門,從而構建了基本分子“與”門和“或”門。進而基于DNA鏈置換原理構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,仿真結果的正確性證明了設計電路的合理性,為接下來構建復雜的邏輯電路奠定了基礎。第二,為了實現(xiàn)DNA計算機的復雜運算功能,在半減器的基礎上構建了一位全減器和兩位全減器電路,基于雙軌思想和seesaw門的構建,最終構建了對應的生化邏輯電路。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),由此說明模型設計的可行性,這為接下來構建多位全減器提供了設計方法,為DNA計算機的構建奠定了理論基礎。第三,為了實現(xiàn)多功能且減少運算的復雜度,對電路進行了改進,構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建,在某種程度上減少了運算的復雜度,提高了運算效率。最后,用DSD驗證了設計電路的合理性。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。
【學位授予單位】：鄭州輕工業(yè)學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP384

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本文編號：1295575