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所谓DNA计算,主要是通过DNA分子之间的特异性杂交来完成的。具体过程是将信息通过编码形成DNA串进行输入,并在试管内经过生物化学反应,这样就能从反应后的溶液中得到需要的解。因此,编码问题的研究是DNA计算的首要问题,它的好坏会关系到DNA计算得成功与否及DNA计算的效率。就目前来说,虽然DNA计算模型种类繁多,但是还没有一种编码能同时满足不同模型的需要,因此就很需要借助现代技术手段,如计算机辅助生物软件,从而最大限度保障实现的可能性。
虽然目前DNA计算中编码问题的研究已取得了一些进展,可以在一定程度上克服生化反应中的不确定性,避免假阳性与假阴性解的出现,但是研究的深度和广度都还有所欠缺。在理论研究的深度方面,所有的单独约束条件下的码的界的还没有给出完整的具体的数值,比如A4(n,d)等,目前当n值较小时,可以得到一些码的准确值,但当n值增大时,准确值的取值范围迅速扩大,使得确定其具体的值变得困难。在理论研究的广度方面,目前对组合约束下的码的界的研究大多数还停留在对下届的提高上,即使当n值较小时,也没给出具体的数值,只是给出一些粗糙的上、下界,并且对组合约束下的码的界的理论研究也不全,很多组合条件的界目前还没有深入研究,比如A4(n,d)+A4RC(n,d)+A4C(n,d)等,但是这些组合条件在实际中却是必须被考虑进去的。
本文是在充分掌握DNA分子结构与性质、DNA计算的生物机理和数学机理、DNA计算设计的生化实验操作以及相关的生物酶的基础上,充分利用DNA分子的生物学特征,针对DNA编码序列设计问题,给出汉明距离、H距离、Levenshtein距离及热力学约束相结合的组合约束条件下的DNA编码界的理论与算法。