因子分解問題的DNA計(jì)算機(jī)算法研究

王喻

【摘要】 隨著社會(huì)的進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)已經(jīng)廣泛運(yùn)用于人們的生活當(dāng)中。計(jì)算機(jī)的普及為人們創(chuàng)造了許多就業(yè)的機(jī)會(huì)，也讓人們能夠節(jié)省一定的體力。然而，計(jì)算機(jī)能勝任計(jì)算方式簡(jiǎn)單的計(jì)算問題，但卻不能勝任數(shù)學(xué)層面上的難解問題。本文主要分析因子分解問題中的DNA計(jì)算機(jī)算法研究，希望能為廣大讀者解惑。

【關(guān)鍵詞】 因子分解問題 DNA計(jì)算機(jī) 算法

一、引言

隨著社會(huì)的進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)已經(jīng)廣泛運(yùn)用于人們的生活當(dāng)中。計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，成功幫人們解決了許多問題，也讓人們從往日繁重的計(jì)算機(jī)任務(wù)中得到了解脫。計(jì)算機(jī)就是一種特殊形式的新型計(jì)算機(jī)，近年來，我國分子生物學(xué)得到了較大程度的發(fā)展，而計(jì)算機(jī)的發(fā)展也為我國計(jì)算機(jī)分子生物學(xué)的發(fā)展奠定了研究的基礎(chǔ)。在數(shù)學(xué)方面，計(jì)算機(jī)的NP完全問題無法完全解決，但DNA計(jì)算機(jī)能有效的解決此類問題。在DNA計(jì)算法中，如果通過DNA結(jié)構(gòu)上的雙螺旋和堿基互補(bǔ)配對(duì)原則中，可以將計(jì)算機(jī)中存在的問題轉(zhuǎn)換成編碼，然后再將計(jì)算的對(duì)象轉(zhuǎn)化成計(jì)算機(jī)分子鏈，從而在生物酶的作用下將計(jì)算的對(duì)象分解，從而解決分解問題中的相關(guān)難題，也能通過分子生物科學(xué)獲得計(jì)算機(jī)算法的結(jié)果。DNA計(jì)算機(jī)與我們平常使用的計(jì)算機(jī)不同，它是將DNA有機(jī)分子作為關(guān)鍵元素，DNA計(jì)算機(jī)在運(yùn)行上具有運(yùn)行 的快速運(yùn)轉(zhuǎn)。

DNA就是一種信息載體，并且還是可以儲(chǔ)存容量的容器。在儲(chǔ)存DNA的溶液中我們能夠看到一些進(jìn)制數(shù)據(jù)，而這些進(jìn)制數(shù)據(jù)的密集度相當(dāng)大。DNA不僅有并行性，還有較高地可靠性，并且其功能還是半永久性的。

二、 DNA計(jì)算機(jī)的具體算法

DNA計(jì)算機(jī)在具體運(yùn)行中的運(yùn)算主要通過pollardIDNA 方式進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。在DNA計(jì)算機(jī)的運(yùn)算中，首先要將分解的整數(shù)以及以及制定的界數(shù)用平方乘的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換過后的數(shù)字再通過歐吉里德算法將分解的整數(shù)與轉(zhuǎn)換過后的數(shù)字減掉一之后的最大公因數(shù)進(jìn)行計(jì)算，在整個(gè)計(jì)算的過程中，計(jì)算都是按照分子生物的計(jì)算方式來進(jìn)行的。計(jì)算過程主要有以下步驟。

第一，首先將分解的整數(shù)用二進(jìn)制進(jìn)行轉(zhuǎn)換，在轉(zhuǎn)換中的進(jìn)制數(shù)中設(shè)最低數(shù)或最高數(shù)為1-n。

第二，在分解的整數(shù)與轉(zhuǎn)換后的數(shù)字減掉一之后的最大公因數(shù)進(jìn)行計(jì)算后得到的數(shù)字，其初始值是2，用二進(jìn)制進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得出最低值與最高值。

第三，就是計(jì)算，計(jì)算的方式有兩種，第一種是將最后所得數(shù)字進(jìn)行計(jì)算，在得出的數(shù)字之后，將數(shù)字乘以分解的數(shù)字，得出的結(jié)果就是所要的結(jié)果，而第二種就是將計(jì)算后所得的數(shù)字平方就是我們所要的結(jié)果。

三、DNA計(jì)算機(jī)計(jì)算的原理和DNA計(jì)算優(yōu)勢(shì)

DNA計(jì)算機(jī)的誕生是人類計(jì)算機(jī)歷史上的重大突破，它極大地改變了人們的生活方式，推動(dòng)了社會(huì)的進(jìn)步與人類的發(fā)展，它的運(yùn)算速度已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了原始模型。傳統(tǒng)的電子計(jì)算機(jī)在信息儲(chǔ)備與處理上發(fā)展的空間較小，新型的高科技社會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)的需求量越來越大，原始的計(jì)算機(jī)已經(jīng)滿足不了人類的需求，在這個(gè)前提條件下，DNA計(jì)算機(jī)就產(chǎn)生了。在DNA計(jì)算法中，DNA的計(jì)算是通過DNA結(jié)構(gòu)中的雙螺旋及堿基互補(bǔ)配對(duì)原則進(jìn)行，對(duì)開展的對(duì)象進(jìn)行編碼處理，將需要開展的對(duì)象通過一些列方式進(jìn)行DNA分子鏈的轉(zhuǎn)化，再輔以生物酶對(duì)DNA分子鏈的影響，將DNA分解成不同的數(shù)據(jù)，通過相關(guān)運(yùn)算法則盡心運(yùn)算，得出結(jié)論。其運(yùn)算過程是一個(gè)可控性的過程，運(yùn)用分子生物技術(shù)獲得運(yùn)算結(jié)果。在DNA運(yùn)算中，DNA計(jì)算機(jī)將DNA有機(jī)分子作為可控性的有機(jī)分子元件。

因此，DNA運(yùn)算在所有使用過的計(jì)算中占有比較大的優(yōu)勢(shì)。它十分的可靠，并且在運(yùn)算方面，有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。它有極快地運(yùn)算速度，對(duì)于其它計(jì)算機(jī)而言，它們的運(yùn)算速度是十分緩慢的，但是DNA計(jì)算機(jī)就有明顯的不同。但是在規(guī)模較大地操作中，DNA計(jì)算機(jī)可以在不同的時(shí)間不同的場(chǎng)地進(jìn)行運(yùn)算，因此，DNA計(jì)算機(jī)有較好地運(yùn)行并行性。

四、結(jié)束語

隨著社會(huì)的進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，DNA計(jì)算機(jī)已經(jīng)對(duì)我們?cè)絹碓街匾?。我們?duì)DNA計(jì)算機(jī)中因子分解問題進(jìn)行了探討。DNA計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，為計(jì)算機(jī)在運(yùn)算速度上的難題得到了有效的解決，它解決了計(jì)算機(jī)在NP完全問題以及難解問題在十級(jí)解決過程中的難題。近年來，我國的分子生物學(xué)得到了較大程度的發(fā)展，高性能的計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)更是為分子生物學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。發(fā)達(dá)的科技使得DNA計(jì)算機(jī)的應(yīng)用變得更加重要，DNA計(jì)算機(jī)將對(duì)人類生活中起到必不可少的作用。

參 考 文 獻(xiàn)

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[2] 李肯立，姚鳳娟，李仁發(fā)，許進(jìn). 基于分治的背包問題DNA計(jì)算機(jī)算法[J]. 計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展. 2007（06）

[3] 許進(jìn)，黃布毅. DNA計(jì)算機(jī)：原理、進(jìn)展及難點(diǎn)（Ⅱ）計(jì)算機(jī)“數(shù)據(jù)庫”的形成——DNA分子的合成問題[J]. 計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào). 2005（10）