DNA计算是一种基于生化反应的新型信息处理模式,是一种新兴的非传统计算手段,自1994年创始以来,DNA计算的发展十分迅速,受到国内外学者的广泛关注。近年来,随着分子生物学和纳米技术的发展,自组装DNA计算成为了DNA计算中一种重要的模型,具有很高的研究价值,自组装DNA计算凭借其理论上的海量存储能力、自发有序性和强大并行性,成为难计算问题的潜在解决方案之一。通过对DNA单链进行合适的编码,若干条DNA单链能够杂交形成含有若干粘性末端的Tile分子。Tile分子正是自组装DNA计算的基本单元。自组装DNA计算是在一定的温度、酸碱度和一些特异性的生物酶的作用下,依据DNA的碱基互补配对原则,不同Tile分子通过粘性末端之间的互补配对进行匹配组装的过程。可以将自组装的初始框架看作问题的输入,Tile分子的粘性末端之间的相互匹配组装看作是信息的传递,最终得到的组装体可看作问题的输出。相比于其它DNA计算模型,自组装DNA计算在运算过程中不需要繁琐的生化实验操作,可以更好地提高运算的并行性,降低由人工操作而累积的误差。理论上已证明二维自组装DNA计算模型有通用计算能力,和图灵机是等价的。随着纳米技术、生物信息学、分子生物学的进一步发展,自组装DNA计算将有广阔的应用前景,尤其在优化计算、密码学等科学领域中可能有创新性应用。本文在研究基于Tile自组装的DNA计算原理的基础上,总结了DNA编码序列设计的影响参数和约束条件,设计了一种基于Tile自组装的DNA编码序列设计方案,并通过生物实验对设计结果的正确性和有效性进行了验证。基于自组装运算的高度并行性和自发有序性,提出了一种结合DNA折纸术的基于自组装DNA计算模型求解整数分解问题的非确定性算法,通过设计种子模块、乘法模块、复制与识别模块,充分利用自组装运算的高度并行性能力,使算法能并行猜测多个可能的分解结果,理论上可在多项式时间内得到问题的解。针对抽象Tile自组装运算模型的特点,设计了能够模拟抽象Tile自组装过程并给出组装结果的程序,该程序能够按用户的需求配置抽象DNA Tile分子并模拟自组装过程,给出自组装可能的结果,使研究人员能够直观地查看自组装模型的运算过程,进行方案的正确性验证与组装结果的预测,为基于Tile自组装的DNA算法设计提供工具。