29、基于进化DNA计算技术的创意概念设计

基于进化DNA计算技术的创意概念设计

1 引言

脱氧核糖核酸计算（DNA计算）近年来引起了广泛关注。它在某种程度上与进化计算相似，但显著区别在于计算介质，DNA计算使用生物分子而非晶体管芯片。Adleman的实验揭示了DNA的计算能力，随后Lipton将其推广到可满足性问题。在此基础上，DNA计算在解决诸如因式分解、图论、控制和纳米结构等问题上有了诸多应用，也有了包括DNA计算机在内的理论研究。然而，由于受相对受限的生物酶操作的影响，难以检验一个好的分子是否为计算问题的解，因此进化计算技术与DNA计算的有效结合并不常见。

另一方面，尽管设计的概念发生了显著变化，但设计师在进行创意设计时的工作内容变化不大。设计常被视为艺术，因为它通常始于从杂志、期刊和类似或竞争设计的照片中获取的灵感。设计师将这些概念转化为详细、具体、明确的约束条件、部件和设计片段，在此过程中进行测试、评估，最终完成设计作品。目前，DNA计算与聚类分析的结合仅在一项研究中有所体现。受此启发，我们聚焦于DNA计算与创意概念设计的联合研究，提出了一种DNA计算的进化模型，还给出了设计问题的两种编码方案以及一个实验框架。

2 链与标准操作

2.1 DNA结构

在DNA中，核苷酸包括嘌呤（腺嘌呤A、鸟嘌呤G）和嘧啶（胸腺嘧啶T、胞嘧啶C）。当核苷酸通过氢键与其互补碱基结合时，单链DNA可形成双链分子，即A与T配对，G与C配对。DNA通过核酸存储信息，并通过酶和相互作用来处理信息。双链DNA分子由多对核苷酸组成，碱基对之间的吸引力使它们相互结合，(A, T)和(G, C)被称为互补碱基对。

此外，DNA分子还有一种发夹结构，在这种结构中，DNA会形成部分双链