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作为本文的研究对象,质粒DNA计算模型的结构和功能上的优越性使得质粒DNA计算模型具有很强的生命力和活力,因此对质粒DNA计算模型的深入研究是有意义的。在质粒DNA计算中,DNA编码问题具有核心和关键的作用。按照DNA编码在DNA计算不同阶段的作用,将质粒DNA计算编码问题细化为:质粒DNA计算编码的设计问题和质粒DNA计算编码集合的计算问题。
通常人们提到的DNA计算编码问题就是指DNA编码集合的计算问题。将DNA计算编码问题进行细化是必要的,这是因为:有利于DNA计算的理论和应用的发展;DNA编码的设计问题本身有其独特的内容值得总结,其理论也需要完善;DNA计算的第一步就必须同时解决DNA编码的设计问题和DNA编码集合的计算问题。
质粒DNA计算编码的设计问题在以往的DNA编码理论中讨论较少,因此,以质粒DNA计算编码的设计问题作为研究的重点内容具有一定的创新性。论文的结构大致分两个部分,首先讨论了质粒DNA计算模型的理论基础,然后以质粒DNA计算在NP-完全问题中的应用为背景解决了质粒DNA计算编码的设计问题,这是文中重点部分。具体内容如下。
从质粒DNA计算模型的物质基础和生化实验基础两个方面讨论了质粒DNA计算模型的可靠性和可行性,研究表明质粒DNA计算模型有坚实的理论基础。同时,对质粒DNA计算的编码问题进行了分类,并提出了将质粒DNA计算的编码问题细化为质粒DNA计算编码的设计问题和质粒DNA计算编码集合的计算问题,充实了质粒DNA计算的编码问题的内涵。
以质粒DNA计算在NP-完全问题中的应用为背景总结了这些应用实例的DNA编码。同时,也发现了质粒DNA计算的最大特点就是DNA编码的灵活性。由于不同的DNA编码,其生化实验有差异,解决实际问题的种类也有差异,因此,我们将不同的DNA编码归纳为不同的质粒DNA计算模型,本文共总结了5类质粒DNA计算模型。由于质粒DNA计算模型由质粒DNA分子及其生化实验组成,且质粒DNA计算模型的典型生化实验是:插入实验和删除实验,因此分别对这些模型的质粒DNA的编码和各模型的典型生化实验进行了总结。
基本的质粒DNA计算模型的编码上每个信息位只能存放一条DNA编码信息。质粒DNA计算模型推广Ⅰ和Ⅲ的编码上每个信息位可以存放多个DNA编码信息。质粒DNA计算模型推广Ⅱ的编码上每个信息位为两段DNA编码,每段DNA编码可以存放多个DNA编码信息。质粒DNA计算模型推广Ⅳ的编码上质粒DNA的长度的不定的。对生化实验,插入实验和删除实验只有与分离和合并操作结合才能达成实验目的。批删除实验Ⅰ是在多种内切酶的作用下,同时酶切质粒DNA多处位置达到删除质粒DNA的目的;而批删除实验Ⅱ是在与某个位置对应的多种限制性内切酶作用下,同时酶切所有质粒DNA该位置的识别序列,以达到在该位置删除外源DNA分子的目的。