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1、華中科技大學博士學位論文若干DNA計算粘貼模型的研究姓名：董亞非申請學位級別：博士專業(yè)：系統(tǒng)工程指導教師：許進20040112華中科技大學博士學位論文摘要本文主要從粘貼模型和粘貼系統(tǒng)兩個方面出發(fā)，對圖與組合優(yōu)化中的若干問題進行了研究和討論，具體內(nèi)容如下:粘貼系統(tǒng)是一種基于粘貼運算的語言生成器，也是一種遵循Watson-Crick互補性質(zhì)進行退火操作的DNA計算抽象模型。本文利用粘貼系統(tǒng)的巨大并行性，給出了旅行商問題的DNA計算模型，并通過實例對所建模型進行了驗證。最小頂點覆蓋問題是一個NP完全問題，它在分子生物學、調(diào)度問題、錯誤診斷和恢復
2、集裝線平衡、油輪行程安排及開關理論中有著廣泛的應用。本文利用粘貼系統(tǒng)理論對最小頂點覆蓋問題的計算模型進行了研究和探索。對系統(tǒng)的限制條件進行了修改，在設計不完整分子LR,')時，將雙鏈部分定義為單鏈，左、右的粘性末端連接形式相同，或者同時為上連接，或者同時為下連接。本文認為，如果將LRO少)式中的雙鏈部分定義為非空的任意形式，則可表達的。NA序列狀態(tài)增加到10種。檢測問題是DNA計算中的一個關鍵問題。本文通過建立最小頂點覆蓋問題DNA計算的表面粘貼模型對檢測問題進行了探討。在建立模型時，對圖的頂點和邊用一定長度的寡聚核昔酸片斷表示;在設計
3、DNA序列時采用了雙色熒光標記策略，通過在模板鏈上加入熒光劑和熒光碎滅分子，使得粘貼串與模板鏈發(fā)生雜交反應后產(chǎn)生的熒光碎滅效果，來檢測最后的結果。DNA計算是通過若干步生化實驗完成的，實驗步驟的多少直接會影響計算的精度和計算時間。粘貼模型主要是利用DNA分子的互補原理，通過控制DNA序列的變性與復性，對目標位點進行操作而達到計算目的。在這樣的計算中，每一步變性與復性都涉及到整個序列的DNA分子，因而操作步驟的次數(shù)對該模型的計算效果顯得尤為明顯。本文通過將一種新的生物分子一PNA引入到粘貼模竺吐全沐減少計算過程中的分子操作次數(shù)。PNA分子是
4、一種人工合成的生物華中科技大學博士學位論文分子，它與DNA之間的連接具有連接牢固、解鏈溫度高，和分子不帶電荷、幾乎不受離子濃度影響的特性。根據(jù)PNA分子的這種特性，本文利用DNA分子設計存儲鏈和分離探針，PNA分子設計粘貼串，給出了一個基于粘貼模型求解完美匹配問題的DNA計算模型。該模型的難點在于控制變性溫度。關鍵詞:DNA計算，下SP問題，最小頂點覆蓋問題，完美匹配問題，粘貼模型，粘貼系統(tǒng)，PNA分子華中科技大學博士學位論文Abstract切thedissertation,severalproblemsingraphandcombina
5、torialoptimizationarestudiedanddiscussedmainlyfromthepointofstickermodelsandstickersystems.Thedetailedcontentsareasfollows:ThestickersystemisalanguagegenerativemechanismbasedonstickingoperationsandaDNAcomputationabstractmodelthatfollowsWatson-Crickcomplementarityrelationt
6、oanneal.Inthisdissertation,DNAcomputingmodelsoftraveling-salesmanproblemsaregivenoutusingthemassiveparallelismofstickersystem.Afterall,thebuiltmodelsareverifiedbyanactualexample.Theminimalvertex-coveringproblemisaNP-completeproblem,andmayapplywidelytomolecularbiology,sche
7、duleproblem,errordiagnosis,thebalanceofresumeandcollection,thejourneyplanofoiltankerandswitchtheory.Inthedissertation,DNAcomputingmodelsoftheminimalvertex-coveringproblemsarestudiedandexploredusingthetheoriesofstickersystems.Therestrictionconditionsofsystemsaremodified,an
8、dthedoublesegmentsaredefinedassinglestrandswhentheincompletemoleculesLRp(V)beingdesigned.Thejoin
