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摘要DNA计算是一种以DNA分子作为“数据”,以生化反应作为“信息处理工具”的新型计算方式。由于其具有高度并行、海量存储、低能耗等优点,已经成为当今发展非传统高性能计算的重要途径之一。解的检测问题是促进DNA计算研究发展的关键环节。而现有生物实验检测仪器存在成本高、体积庞大、干扰因素多等诸多缺点,如何有效控制枚举思想导致的“解空间指数增长”,发展性能优越的检测方法和设备对DNA计算研究具有重要的科学意义。本文结合纳米、磁、光、电等多种现代高科技手段,研究适用于DNA计算的新型检测技术,建立基于新型检测技术的DNA计算模型,从而应用于更好地解决一些复杂的NP‐完全问题。主要工作如下:<br>　　基于自组装纳米探针检测原理,提出了一种解决0-1整数规划问题的DNA计算模型。该方法将问题的解空间映射到自组装纳米探针分子的识别区,通过杂交之后产生的荧光信号判断问题的正确解。实例分析表明,基于该检测技术的DNA计算模型具有成本低,探针分子固定效事高、计算与检测同步完成等优点,进一步提高了DNA计算过程的并行性。<br>　　采用光电转换技术,构造了硅芯片集成光电二极管的新型DNA检测平台。DNA序列连接的磁珠颗粒经杂交反应后在光电二极管表面形成阴影,从而改变光电二极管输出的光电流,由此得到DNA杂交信号。实验结果表明,该系统能有效区分DNA分子单碱基错配与完全杂交的情况,且与传统光电检测系统相比,完全避免信号增强步骤,节省大量检测时间,具有超高的检测灵敏度和效率。<br>　　由于磁珠的磁性吸附能力,新型DNA磁珠光电检测系统更适用于进行DNA计算中的非解删除操作。因此,文中提出了基于这种检测技术的DNA计算模型,并应用于求解图的最小顶点覆盖问题。该模型将代表变量的DNA分子固定在光电二极管表面,通过杂交反应后的光电流变化判断正确解。实例表明,该方法有效可行,非解删除易于操作,计算精度和效率明显提高。更重要的是,该系统输出的电流信号能与电子计算机技术相结合,有利于自动化处理计算结果。<br>　　解空间指数爆炸问题是制约DNA计算发展的最大障碍。针对此问题,文中提出了基于纳米电子开关的非枚举DNA计算模型,并应用于求解图顶点着色问题。该模型结合非枚举思想,从DNA编码规则、构建初始解空间及纳米电子开关阵列设计三方面进行优化,逐步降低问题的解空间规模。文中以5个顶点的图3-着色为例对该模型进行了实验验证,结果表明,该模型相比传统DNA计算模型,能有效控制解空间规模,适用于求解大规模复杂计算问题。