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题名流路径驱动的微流控生物芯片任意角度布线算法
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作者
潘友林
郭帅
黄兴
刘耿耿
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机构
福州大学计算机与大数据学院
大数据智能教育部工程研究中心(福州大学)
福建省网络计算与智能信息处理重点实验室(福州大学)
西北工业大学计算机学院
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出处
《计算机研究与发展》
北大核心
2025年第4期978-988,共11页
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基金
国家自然科学基金项目(62372109)
福建省杰出青年科学基金项目(2023J06017)。
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文摘
连续微流控生物芯片(continuous-flow microfluidic biochips,CFMBs)由于其能够自动高效地执行生化应用,成为近年来的研究热点.PathDriver+将实际的流体运输需求考虑进CFMBs设计流程中,并实现了实际的流体运输和去除,并为每个运输任务规划独立的流路径,而这些问题在之前的工作中被忽略了.但是,由于PathDriver+仅考虑了网格模型下总体布线的线长优化,而未考虑详细布线,没有充分利用CFMBs布线的灵活性.此外,PathDriver+仅考虑X型布线方式,而任意角度布线能够更有效地利用布线资源,从而缩短流通道长度.针对上述问题,提出了流路径驱动的任意角度布线算法,在考虑实际的流体运输需求的同时,提高布线资源的利用率,减少流通道的长度.首先基于Delaunay三角剖分构建搜索图,从而在保证布线质量的同时,提高布线解的搜索效率.然后,在构建的搜索图上,使用基于Dijkstra的流路径布线方法,以快速生成具有较短线长的布线结果.在布线过程中针对流通道复用和流通道交叉点数量优化问题,分别提出了通道复用策略和交叉优化策略,以进一步提高布线结果的质量.实验结果表明,与最新工作PathDriver+相比,所提算法在布线总线长、流层端口使用数量、通道交叉点数量方面分别降低了33.21%,11.04%,44.79%,通道复用率平均提高了26.88个百分点,交叉点处引入阀门的总数量平均减少了42.01%,这表明所提算法的有效性和优越性.
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关键词
连续微流控生物芯片
计算机辅助设计
物理设计
任意角度布线
流路径规划
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Keywords
continuous-flow microfluidic biochips
computer-aided design
physical design
any-angle routing
flowpath planning
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分类号
TP391.72
[自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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