基于“DNA折纸术”设计图着色问题的解决方案 被引量：11

1

作者 俞洋 苏邵 晁洁 《南京大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期656-661,共6页

色数是图论中的一个重要的参数,其属于著名NP(Non-deterministic Polynomial)-完全问题范畴.巨量的着色方案使验证变得相当困难,以至于在传统计算机上无法实现.目前已经有多种算法用于研究图定点着色问题,比如遗传算法,粒子群算法,神经... 色数是图论中的一个重要的参数,其属于著名NP(Non-deterministic Polynomial)-完全问题范畴.巨量的着色方案使验证变得相当困难,以至于在传统计算机上无法实现.目前已经有多种算法用于研究图定点着色问题,比如遗传算法,粒子群算法,神经网络算法和模拟退火算法等.随着DNA自组装技术与DNA计算机研究的展开,一些NP-完全问题以及NP-难问题的计算模型被相继提出.除了传统的DNA分子结构被用作计算材料外,其他的DNA分子结构也被用于分子生物计算,比如质粒DNA分子、分子信标结构以及DNA Tile等.采用DNA纳米折纸结构编码信息,借助于纳米结构之间的粘性末端进行自组装,给出了一种非确定性的图着色模型.通过创建数以亿计的参与计算的DNA纳米折纸结构,该算法可以并行的测试每种可能的着色方案. 展开更多

关键词 DNA计算 DNA“折纸术” NP-完全问题 图着色问题 纳米金颗粒

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DNA折纸术研究进展 被引量：3

2

作者 付衍明 张钊 +3 位作者 李璨 师咏勇 阎秀峰 樊春海 《应用化学》 CAS CSCD 北大核心 2010年第2期125-131,共7页

DNA折纸术是近年来提出的一种全新的DNA自组装的方法,是DNA纳米技术与DNA自组装领域的一个重大进展。与传统的DNA自组装技术不同,DNA折纸术通过将一条长的DNA单链(通常为基因组DNA)与一系列经过设计的短DNA片段进行碱基互补,能够可控地... DNA折纸术是近年来提出的一种全新的DNA自组装的方法,是DNA纳米技术与DNA自组装领域的一个重大进展。与传统的DNA自组装技术不同,DNA折纸术通过将一条长的DNA单链(通常为基因组DNA)与一系列经过设计的短DNA片段进行碱基互补,能够可控地构造出高度复杂的纳米图案或结构,在新兴的纳米领域中具有广泛的潜在应用。本文在介绍DNA折纸术相关原理的基础上,就DNA折纸术的起源、发展及其在DNA芯片、纳米元件与材料等领域的潜在应用进行了概述,探讨了DNA折纸术未来可能的发展方向。 展开更多

关键词 DNA自组装 DNA折纸术 纳米技术

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DNA折纸术在0-1背包问题中的应用 被引量：8

3

作者 杨新木 杨静 +2 位作者 殷志祥 唐震 崔建中 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2021年第3期777-781,共5页

DNA折纸术因其反应的可编程性、纳米可寻址性等优点被广泛地应用于DNA计算中。利用DNA折纸术和杂交链式反应构建0-1背包问题的计算模型。以四个变量的0-1背包问题为例,首先将九种发夹结构和一种分子信标锚定在DNA折纸基底上并加入足量... DNA折纸术因其反应的可编程性、纳米可寻址性等优点被广泛地应用于DNA计算中。利用DNA折纸术和杂交链式反应构建0-1背包问题的计算模型。以四个变量的0-1背包问题为例,首先将九种发夹结构和一种分子信标锚定在DNA折纸基底上并加入足量的辅助链;其次通过加入不同的引发链可以触发不同路径上的杂交链式反应,并得到问题的所有可能解;最后,通过荧光信号的数量确定可行解,从而找到问题的最优解。该模型不受权重过大或过小的影响,在折纸基底上可等比例的缩放权重。用Visual DSD软件对该模型进行仿真,模型显示出良好的可行性。 展开更多

关键词 0-1背包问题 DNA折纸术 DNA计算 Visual DSD软件

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基于DNA折纸术求解图的顶点着色问题的方法 被引量：1

4

作者 麻晶晶 许进 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第6期1750-1755,共6页

该文基于DNA折纸术,设计了一个通过DNA折纸结构的自组装求解图的顶点着色问题的方法。利用DNA折纸术可以构建出具有特定形状的DNA折纸结构。这些结构可以用来编码图的顶点和边,由于这些结构具有粘性末端,因此可以通过特异的分子杂交组... 该文基于DNA折纸术,设计了一个通过DNA折纸结构的自组装求解图的顶点着色问题的方法。利用DNA折纸术可以构建出具有特定形状的DNA折纸结构。这些结构可以用来编码图的顶点和边,由于这些结构具有粘性末端,因此可以通过特异的分子杂交组装成为代表了不同的图的顶点着色方案的高级结构。利用DNA-纳米颗粒共聚体的属性和电泳等实验方法,可以筛选出正确的符合条件的图的顶点着色方案。该方法是一种高度并行的方法,可以极大地降低求解图的顶点着色问题的复杂度。 展开更多

关键词 DNA计算 DNA折纸术 DNA-纳米颗粒共聚体 自组装 顶点着色问题

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基于DNA折纸术求解可满足性问题的计算模型 被引量：1

5

作者 王欣怡 殷志祥 +2 位作者 唐震 杨静 崔建中 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2021年第9期1529-1537,共9页

DNA折纸术是一种全新的DNA自组装方法,具有可编程性、纳米可寻址性等优点,被广泛地应用于DNA计算中。利用DNA折纸术可折叠出特殊结构的特点,在DNA折纸基底上设计了一种求解可满足性问题的计算模型,该模型采用分子信标原理,通过观察荧光... DNA折纸术是一种全新的DNA自组装方法,具有可编程性、纳米可寻址性等优点,被广泛地应用于DNA计算中。利用DNA折纸术可折叠出特殊结构的特点,在DNA折纸基底上设计了一种求解可满足性问题的计算模型,该模型采用分子信标原理,通过观察荧光的明灭排除非解,从而找出可满足性问题的解。最后通过实例和模拟仿真表明了模型的可行性。 展开更多

关键词 DNA折纸术 分子信标 可满足性问题 模型仿真

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DNA折纸术在一类特殊的整数规划问题中的应用 被引量：10

6

作者 唐震 殷志祥 +2 位作者 崔建中 杨静 孙侠 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2019年第16期49-54,共6页

基于DNA折纸术设计并找出一类特殊的整数规划问题的最优解。将这类整数规划问题中的n个变量及对应的所有可能值设计成一条长链(脚手架链),通过添加相应的订书钉链形成发夹结构来映射出问题的解。当整数规划问题中有n个变量时,它的解可... 基于DNA折纸术设计并找出一类特殊的整数规划问题的最优解。将这类整数规划问题中的n个变量及对应的所有可能值设计成一条长链(脚手架链),通过添加相应的订书钉链形成发夹结构来映射出问题的解。当整数规划问题中有n个变量时,它的解可以映射成n个发夹结构(长链的长度为l+nt)。同时对于非解,通过添加订书钉链的方法来增加长链的发夹结构,从而使得长链的长度变长(超过l+nt),再通过凝胶电泳来排除这些非解,最后保留可行解。 展开更多

关键词 DNA折纸术 DNA自组装 整数规划

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基于DNA折纸术的三值逻辑与门计算模型 被引量：2

7

作者 殷志祥 赵鑫月 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2018年第2期176-178,193,共4页

多值逻辑是布尔逻辑的一种扩展形式,在许多应用中经常会遇到关于多值逻辑的问题。文章在基于DNA折纸术求解三值逻辑与门的运算中,以DNA单链或分子信标作为输入对脚手架链进行固定,从而形成二级结构;通过反应后荧光强度和凝胶电泳2种方... 多值逻辑是布尔逻辑的一种扩展形式,在许多应用中经常会遇到关于多值逻辑的问题。文章在基于DNA折纸术求解三值逻辑与门的运算中,以DNA单链或分子信标作为输入对脚手架链进行固定,从而形成二级结构;通过反应后荧光强度和凝胶电泳2种方法结合,来判断逻辑与门的运算结果。在整个反应过程中,只需要对DNA链的序列进行相应设计,可以减少因步骤繁多、错误杂交引起的误差。此外,该模型具有操作简单、灵敏度高、易于观察的优点,为多值逻辑研究提供了一种新思路。 展开更多

关键词 三值逻辑 DNA折纸术 分子信标 二级结构

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基于DNA折纸基底的与非门计算模型 被引量：4

8

作者 殷志祥 唐震 +5 位作者 张强 崔建中 杨静 王日晟 赵寿为 张居丽 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期1355-1364,共10页

与非门(NAND)的本质是与门(AND)和非门(NOT)的叠加,先进行与运算,再进行非运算,它是建立DNA计算机的基础。为了实现与非门的计算,该文在DNA折纸基底上建立了一个与非门计算模型,逻辑值的输入是通过在DNA折纸基底上发生有向的杂交链式反... 与非门(NAND)的本质是与门(AND)和非门(NOT)的叠加,先进行与运算,再进行非运算,它是建立DNA计算机的基础。为了实现与非门的计算,该文在DNA折纸基底上建立了一个与非门计算模型,逻辑值的输入是通过在DNA折纸基底上发生有向的杂交链式反应(HCR)来完成的,输入链先经过与门区域再经过非门区域,最后通过DNA折纸基底上是否还保留纳米金颗粒来显示计算结果的真假。利用Visual DSD对该计算模型进行仿真模拟,显示该计算模型具有较好的可行性。 展开更多

关键词 DNA计算 DNA折纸术 与非门

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简单0-1规划问题的动态DNA折纸计算模型 被引量：2

9

作者 斯燕方 殷志祥 +2 位作者 崔建中 杨静 唐震 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2020年第4期168-174,共7页

DNA折纸是一种全新的DNA自组装方法。将一个由DNA折纸卡槽、双态DNA机器、DNA行走机器人组装而成的动态折纸应用于求解0-1规划问题。其中DNA折纸卡槽由1条M13脚手架链和202条钉书钉链折叠而成。双态DNA机器分为不修饰和修饰金纳米颗粒... DNA折纸是一种全新的DNA自组装方法。将一个由DNA折纸卡槽、双态DNA机器、DNA行走机器人组装而成的动态折纸应用于求解0-1规划问题。其中DNA折纸卡槽由1条M13脚手架链和202条钉书钉链折叠而成。双态DNA机器分为不修饰和修饰金纳米颗粒两种情况,对应于0-1规划问题约束变量的取值为0或者1。DNA折纸卡槽和DNA双态机器组装成折纸基底。DNA行走机器人是7条单链折叠成的带有粘性末端的DNA折纸。在链的驱动下,DNA行走机器人在折纸基底上顺时针旋转行走,每步旋转120°。DNA行走机器人每走两步,与折纸基底上的DNA双态机器进行链置换,接收修饰的金纳米颗粒。当整个动态行走过程结束,根据透射电镜下DNA行走机器人接收的金纳米颗粒的大小和个数来判断约束变量的取值是否为可行解。该计算模型采用模块化结构,DNA折纸卡槽、双态DNA机器、DNA行走机器人等折纸均单独设计,且采用透射电镜读解,因而提高了模型实现的可行性。 展开更多

关键词 DNA折纸术 0-1规划 DNA纳米技术 金纳米颗粒 DNA行走机器人

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基于核酸外切酶Exo I的DNA折纸结构纯化方法

10

作者 雷云翔 梅治超 +1 位作者 程岚军 何雨晴 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期163-166,172,共5页

基于核酸外切酶(Exo I)选择性降解单链DNA的性质,为增加DNA折纸结构纯化方法的多样性,开发了一种快速除去剩余DNA单链、纯化DNA折纸结构的新方法。以三角形和矩形DNA折纸结构为研究对象,对缓冲液环境、酶用量、反应温度、反应时间等实... 基于核酸外切酶(Exo I)选择性降解单链DNA的性质,为增加DNA折纸结构纯化方法的多样性,开发了一种快速除去剩余DNA单链、纯化DNA折纸结构的新方法。以三角形和矩形DNA折纸结构为研究对象,对缓冲液环境、酶用量、反应温度、反应时间等实验条件进行了优化,采用琼脂糖凝胶电泳方法与原子力显微技术对产物进行分析与表征。结果表明,该方法可以达到快速除去DNA单链、纯化DNA折纸结构的目的,Exo I酶处理不影响DNA折纸结构的完整性及后续的应用开发。 展开更多

关键词 DNA折纸术 核酸外切酶 纯化 自组装

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DNA技术中的设计进展 被引量：1

11

作者 张玲 王武 《食品与生物技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第11期1121-1128,共8页

20世纪后半叶,随着蛋白质与核酸测序技术的问世,人类所掌握的生物大分子结构与功能的信息量暴涨,并逐渐进入了理性设计序列,以达到建构生物大分子功能性三级结构的自由王国。随着21世纪的到来,得益于多学科交叉集成,DNA技术中的创新性... 20世纪后半叶,随着蛋白质与核酸测序技术的问世,人类所掌握的生物大分子结构与功能的信息量暴涨,并逐渐进入了理性设计序列,以达到建构生物大分子功能性三级结构的自由王国。随着21世纪的到来,得益于多学科交叉集成,DNA技术中的创新性设计智慧此起彼伏。人类成功重装了低等生命的基因组,设计基因组底盘、构建人工进化平台,推出CRISPR基因编辑术,发明DNA折纸术,精确自组装纳米级三维DNA材料。另外,可将设计学的立体构成原理与基于用户体验的设计方法应用于生物信息学数据库建设。 展开更多

关键词 DNA技术 设计智慧 基因组底盘 CRISPR 立体结构 DNA折纸术

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结构DNA纳米新技术的研究现状与应用

12

作者 黄春 侯贺伟 +3 位作者 叶盟盟 李萌萌 崔光照 王延峰 《郑州轻工业学院学报（自然科学版）》 CAS 2014年第1期7-14,共8页

综述了结构DNA纳米技术——DNA自组装、DNA折纸术和SST自组装的研究现状,并以郑州轻工业学院校徽设计中引入DNA折纸术构建校徽DNA结构模型、利用SST自组装方法设计构造镂空结构的校徽图形为例,对结构DNA纳米技术予以评析与探讨;鉴于该... 综述了结构DNA纳米技术——DNA自组装、DNA折纸术和SST自组装的研究现状,并以郑州轻工业学院校徽设计中引入DNA折纸术构建校徽DNA结构模型、利用SST自组装方法设计构造镂空结构的校徽图形为例,对结构DNA纳米技术予以评析与探讨;鉴于该技术目前主要应用于引导无机纳米粒子精确装配、装备纳米生物芯片以及与微加工技术相结合等方面,提出:纳米电子电路及器件、纳米光电子学、高灵敏度高特异性生物传感器、分子机器人、材料学和纳米医学等领域,将是结构DNA纳米技术应用未来的发展方向. 展开更多

关键词 结构DNA纳米技术 DNA自组装 DNA折纸术 SST自组装

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结构DNA纳米技术应用新进展 被引量：5

13

作者 张洪芝 张志庆 +5 位作者 王芳 周亭 王秀凤 张国栋 刘婷婷 刘淑贞 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2017年第8期1520-1532,共13页

DNA具有非凡的分子识别性能和显著的结构特征,这使得它在材料的纳米级调控方面具有独特的优越性,在许多领域也展现出广阔的应用前景。本文从模块化DNA自组装和DNA折纸术两个方面综述了近些年DNA纳米技术,包括近年来DNA纳米技术中比较新... DNA具有非凡的分子识别性能和显著的结构特征,这使得它在材料的纳米级调控方面具有独特的优越性,在许多领域也展现出广阔的应用前景。本文从模块化DNA自组装和DNA折纸术两个方面综述了近些年DNA纳米技术,包括近年来DNA纳米技术中比较新型的组装方法;并从DNA纳米结构作为模板定位纳米粒子和蛋白以及用于生物医药等方面介绍了DNA纳米技术的应用;同时,对DNA纳米技术发展及应用进行了展望。 展开更多

关键词 DNA纳米技术 自组装 DNA模块 DNA折纸术 靶向给药

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可满足性问题的结构特征进展综述 被引量：1

14

作者 王晓峰 庞立超 +3 位作者 莫淳惠 杨易 赵星宇 杨澜 《郑州大学学报（工学版）》 CAS 北大核心 2023年第6期40-47,共8页

可满足性(SAT)问题是人工智能的基础问题,也是NP难问题,在机器学习、模式识别和自然语言处理等领域有着实际应用。然而,随着人工智能发展,越来越多的问题呈现出更为复杂的形态,原有的算法不再适用,需进一步优化或者改进,这对基础研究提... 可满足性(SAT)问题是人工智能的基础问题,也是NP难问题,在机器学习、模式识别和自然语言处理等领域有着实际应用。然而,随着人工智能发展,越来越多的问题呈现出更为复杂的形态,原有的算法不再适用,需进一步优化或者改进,这对基础研究提出了更高要求。为了研究SAT问题难解的内在本质,需要研究其结构特征,进而找出求解SAT问题的高效算法。近年来备受研究人员关注的相变、树宽、结构熵、DNA折纸术是SAT问题结构特征的4种常用度量模型。为了理清关于SAT问题结构特征的研究进展,基于上述4种度量模型,对SAT问题的结构特征进行了综述,指出了SAT问题结构特征研究所面临的挑战及未来的方向。在SAT问题求解中相变分析、树分解算法、结构熵及DNA折纸术等方面虽已取得一定的研究成果,但在相变点精确上界的求解、结构度量模型指导SAT求解器设计,以及树分解算法效率的提高等方面仍待突破,这将成为未来关于SAT问题结构特征研究的重点。 展开更多

关键词 SAT问题 相变 树分解 结构熵 DNA折纸术

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E.coli K-12琥珀酸脱氢酶sdhC基因纳米锥的设计及自组装

15

作者 周末 刘彦君 +4 位作者 佟欣瑞 董延甲 吴欣瑜 王迎香 应明 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期679-685,共7页

采用DAEDALUS软件,以E.coliK-12MG1655的琥珀酸脱氢酶复合体C亚基编码酶基因sdhC的双链DNA为脚手架链,进行一个边长为17.68nm的正四面锥设计,并最终通过核酸自组装反应获得了sdhC基因的纳米锥聚合体。利用琼脂糖凝胶电泳、扫描电子显微... 采用DAEDALUS软件,以E.coliK-12MG1655的琥珀酸脱氢酶复合体C亚基编码酶基因sdhC的双链DNA为脚手架链,进行一个边长为17.68nm的正四面锥设计,并最终通过核酸自组装反应获得了sdhC基因的纳米锥聚合体。利用琼脂糖凝胶电泳、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对多组样品进行化学组分和形貌分析,同时利用原子力显微镜液下成像法测定了核酸聚合体的三维尺度。结果表明:DAEDALUS软件设计出的16条订书钉链,确实将624bp的sdhC双链DNA中的一条链折叠成了平均边长为19.05nm的正四面锥,与预设模型仅相差1.37nm,证明普通基因的双链DNA可以替代M13mp18单链核酸作为DNA折纸的核酸材料,为构建核酸纳米材料提供了一种新方法。 展开更多

关键词 DNA折纸术 纳米材料 琥珀酸脱氢酶 脱氧核糖核酸 自组装

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