基于DNA折纸术的可满足性问题计算模型研究与探索

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如今计算机科学技术发展飞速,各类非线性问题、NP完全问题在实际应用中不断涌现,针对此类复杂的计算问题,现有的电子计算机系统往往难以有效处理。在现今大数据时代的信息存储和处理过程中,DNA分子凭借其特异性杂交和高并行性操作等优点,通过DNA计算,做到高容量的信息存储及并行操作,为解决复杂的计算问题提供了一种新路径,成为具有广泛应用前景的热点研究领域。同时,可满足性问题(SAT问题)作为计算科学理论与运用的典型问题之一,在人工智能、软件开发、交通运输、工程技术等众多领域都具有广阔的应用背景。本文首先对DNA计算的研究发展及研究现状进行介绍,并对DNA折纸术的相关背景知识以及DNA折纸术的纳米定位、纳米金颗粒的相关知识进行介绍。其次,文章利用DNA折纸术中DNA长链的特定区域折叠出特殊结构的特点,在折纸基底上设计了一种可以表示出SAT问题的解的DNA计算模型,又运用DNA链置换,设计出一种可以表示出0-1整数规划问题的解的DNA计算模型,将以上可满足性问题的解直观表示出来,采用分子信标原理,通过观察荧光的明灭排除非解,从而找出问题的解,并通过实例和模拟仿真验证模型具有良好的可行性。两种计算模型通过设计出可满足性问题解的路径,降低了可满足性问题的复杂度,操作简单且容易观测,是一种较为有效的模型。最后,对文章进行总结,指出改进后的优点和仍需解决的问题。图[31]参[56]
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