DNA計算中的編碼方法

內(nèi)容概要

　　編碼問題是DNA計算中的基本問題，也是關鍵問題。在DNA計算模型中，數(shù)據(jù)通過DNA編碼表示，數(shù)據(jù)計算和處理通過DNA分子間的特異性雜交來完成，DNA編碼質(zhì)量直接影響DNA計算的精確度?！禗NA計算中的編碼方法》介紹了DNA計算模型和應用，闡述了DNA計算的編碼問題，針對編碼方法展開討論，研究了線性編碼方法以及構(gòu)造和計數(shù)問題，研究了模板、模板框和單模板等編碼方法，最后建立了DNA解鏈溫度的預測模型。
　　《DNA計算中的編碼方法》適合從事DNA計算及相關領域的科研人員參考，也可以供高校、科研機構(gòu)的研究生學習參考。

作者簡介

　　朱翔鷗，男，1969年11月出生，副教授，碩士研究生導師，溫州大學電器研究所副所長。目前從事智能計算、電器智能化的研究及應用工作，主持浙江省重大科技推廣項目和浙江省自然科學基金項目各1項，發(fā)表學術論文30余篇，其中SCI、EI檢索20余篇。曾獲2010年浙江省科學技術二等獎、2007年浙江省高等學校科研成果二等獎，浙江省重點科技創(chuàng)新團隊核心成員，兼任浙江省塊狀經(jīng)濟常駐專家，溫州市新世紀551人才。
　　劉文斌，男，1969年6月出生，教授，工學博士，溫州大學計算機軟件與理論學科帶頭人，浙江省中青年學科帶頭人。2004年獲得華中科技大學控制系系統(tǒng)工程專業(yè)博士學位，2004-2006在華中科技大學生物醫(yī)學工程專業(yè)博士后流動站做研究工作，2007年在美國系統(tǒng)生物研究所（ISB）訪學研究。先后入選浙江省“高校優(yōu)秀青年教師資助”計劃、溫州市“新世紀551人才工程”和浙江省“中青年學科帶頭人”資助對象。主要研究方向為計算生物學、DNA計算、數(shù)據(jù)挖掘、模式識別、智能計算等。近年來，累計在國內(nèi)外重要期刊雜志和會議發(fā)表學術論文共40余篇。曾主持國家自然科學基金項目二項、浙江省自然科學基金項目二項和中國博士后科學基金一項（二等），獲得省部級獎勵二項、廳級獎勵二項。

書籍目錄

第1章 DNA計算的概述
1.1 引言
1.2 DNA計算模型
1.2.1 基于非線性分子結(jié)構(gòu)的計算模型
1.2.2 DNA進化算法
1.1.3 基于DNA的布爾電路模擬
1.4 基于DNA的大規(guī)模數(shù)據(jù)庫
1.5 在生物信息處理方面的應用
1.6 編碼問題的研究
1.7 小結(jié)
第2章 DNA計算中的編碼問題
2.1 引言
2.2 編碼問題及其影響因素
2.3 編碼方法
2.4 編碼的計數(shù)問題
2.5 小結(jié)
第3章 線性編碼方法
3.1 引言
3.2 DNA計算的編碼的約束條件
3.3 編碼的構(gòu)造
3.4 算法
3.5 熱力學性質(zhì)
3.6 小結(jié)
第4章 構(gòu)造DNA計算的線性編碼
4.1 引言
4.2 線性編碼的模運算
4.3 構(gòu)造線性編碼
4.4 編碼的存在性
4.5 編碼的存在性結(jié)果
4.6 小結(jié)
第5章 DNA計算線性編碼的計數(shù)方法
5.1 引言
5.2 DNA計算線性編碼的算法
5.2.1 獨立約束
5.2.2 組合約束的搜索算法
5.3 組合約束的計數(shù)
5.4 小結(jié)
第6章 模板編碼方法
6.1 引言
6.2 編碼的搜索
……
第7章 模板框
第8章 單模板編碼方法
第9章 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的DNA解鏈溫度（Tm）的預測模型
參考文獻

章節(jié)摘錄

　　制性內(nèi)切酶FOKI實現(xiàn)了一種可編程的2狀態(tài)有限自動機[40]。2004年，他們將其提出的2狀態(tài)分子自動機模型應用于癌癥的基因診療研究，通過與癌癥發(fā)病相關基因的mRNA濃度調(diào)節(jié)上述自動機的狀態(tài)轉(zhuǎn)換分子活性，當癌癥發(fā)病相關基因的mRNA濃度升高（或降低）時，將狀態(tài)轉(zhuǎn)換為陽性的狀態(tài)轉(zhuǎn)換分子被激活概率升高，得出陽性診斷結(jié)果[41]。1.6編碼問題的研究　由于DNA計算是以組成生命的遺傳物質(zhì)DNA分子進行編碼、處理信息的，因而編碼問題的研究隨著DNA計算的研究引起研究人員的注意。1996年，Princeton大學的Baum首先提出了進行DNA計算的編碼間的相似度的研究[42]。隨后，很多研究小組都在這方面作了大量工作。韓國的Garzon、Deaton、Rose等從熱力學、信息論等方面對編碼問題進行了深入的研究，特別是Garzon還首次給出了編碼問題的定義，并提出了基于DNA分子的四個字母的超立方體的概念以及H-測度等[43][44][45][46][47][48]。Wisconsin大學的研究小組結(jié)合信息論中的編碼理論對編碼問題進行了研究，其中以Coddon等為主要代表，提出并對模板編碼方法進行了研究[49][50]。此外，日本的Arita在模板編碼方法的研究中也有很好的工作[51][52]。我們主要以模板編碼方法為基礎，對其進行了深入的研究，并得到了一些有意義的成果，詳細內(nèi)容在后續(xù)章節(jié)。德國的Feldkamp等給出了另一種定義序列間相似度的方法--最大相同子串，來衡量二個編碼間的相似度，并給出了一個基于前綴樹的編碼構(gòu)造算法，在此基礎上還開發(fā)出了能根據(jù)各種要求生成編碼的軟件包[53][54]。Braich等提出采用三字母表的編碼策略[55]，來降低DNA分子生產(chǎn)二級結(jié)構(gòu)。我們在此方面也進行了一些研究工作，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：最大相同子串的約束性非常強，其編碼數(shù)量隨編碼長度的增加變化不大[56]。Suyama等提出了正交編碼數(shù)的概念[57]。

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