基于改进遗传算法的DNA序列设计与双射数字误差控制编码研究
基于改进遗传算法的DNA序列设计
DNA计算是一种以生物分子DNA为计算介质、以生化反应为计算工具的新方法。DNA序列设计在提高DNA计算可靠性方面起着重要作用,其目的是设计满足特定约束条件的DNA序列,以避免意外的分子反应。
DNA计算与编码问题
1994年,Adleman博士发表论文标志着DNA计算这一研究领域的诞生。在DNA计算中,核心反应是DNA序列之间的特异性杂交或沃森 - 克里克互补,这直接影响着计算的可靠性。然而,计算过程中可能会出现错误杂交,分为假阳性和假阴性两类。
编码问题是要对DNA码字的每一位进行编码,使DNA链在生化反应中能与其互补链特异性杂交。目前,编码的主要目标是通过合适的相似度度量来最小化不同DNA序列之间的相似度距离。为此,提出了最小汉明距离和基于汉明距离的H - 度量来定义DNA码字之间的距离,并基于这两种距离度量提出了多种可靠DNA序列设计的算法和方法。
DNA编码准则与约束
- 编码准则 :DNA序列的编码字母表是核酸碱基A、T、G、C的集合。在长度为N的DNA链编码集S中,需寻找满足特定条件的子集C,即对于任意的(x_i,x_j\in C),(\tau(x_i,x_j)\geq k),其中k是正整数,(\tau)是评估编码的预期准则,编码应满足组合约束和热力学约束。
- 编码约束 :
- 汉明距离约束 :(x_i)和(x_j)之间的汉明距离不应小
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