基于生物芯片的DNA計算：模型、算法及應用

《智能科學技術著作叢書》序
前言
第1章  緒論
  1.1  引言
  1.2   DNA計算概述
    1.2.1  DNA計算的原理
    1.2.2  DNA計算的特點
  1.3  DNA計算的實現(xiàn)形式
    1.3.1  基于試管的DNA計算
    1.3.2  基于表面的DNA計算
    1.3.3  基于芯片的DNA計算
  1.4  DNA計算的研究現(xiàn)狀
    1.4.1  DNA計算的研究成果
    1.4.2  DNA計算的重要性
    1.4.3  DNA計算所面臨的困難和挑戰(zhàn)
  1.5  小結(jié)
  參考文獻
第2章  DNA計算的生物學基礎
  2.1  引言
  2.2  核酸的生物基礎
  2.3  DNA的結(jié)構
    2.3.1  DNA的一級結(jié)構
    2.3.2  DNA的二級結(jié)構
    2.3.3  DNA的三級結(jié)構
  2.4  DNA計算的分子生物操作
    2.4.1  計算工具——生化酶
    2.4.2  計算方法——分子操縱手段
  2.5結(jié)論
  參考文獻
第3章  面向DNA計算的智能芯片反應裝置
  3.1  引言
  3.2  生物芯片
    3.2.1  生物芯片的概念
    3.2.2  生物芯片的類型
  3.3  芯片掃描系統(tǒng)
    3.3.1  芯片掃描系統(tǒng)概述
    3.3.2  自動定位芯片掃描系統(tǒng)
  3.4  芯片電泳系統(tǒng)
    3.4.1  芯片電泳的工作原理
    3.4.2  芯片電泳高壓裝置
  3.5  芯片PCR系統(tǒng)
    3.5.1  芯片PCR概述
    3.5.2  智能芯片PCR系統(tǒng)
  3.6  智能芯片反應裝置的設計
  3.7  芯片微管道自動定位
    3.7.1  圖像細化算法概述
    3.7.2  基于圖像處理技術的微管道自動定位方法
    3.7.3  自動化分析改造的實驗結(jié)果
  3.8  結(jié)論
  參考文獻
第4章  基于生物芯片的DNA計算模型
  4.1  引言
  4.2  模型的基本指令集
  4.3  基于生物芯片的DNA計算模型分析
  4.4  結(jié)論
  參考文獻
第5章  模塊化DNA計算機的分層通信機制
  5.1  引言
  5.2  微流控芯片
  5.3  基于電子計算機的DNA計算反應器
  5.4  DNA計算機與電子計算機之間的分層通信模型
  5.5  層次通信模型中指令封裝/解釋層的研究
    5.5.1  指令封裝/解釋的編碼規(guī)則
    5.5.2  指令封裝/解釋的編碼實現(xiàn)
    5.5.3  指令封裝/解釋的通用性問題
  5.6  層次通信模型中反饋/接口層的研究
  5.7  層次通信模型中的算法實例
    5.7.1  選擇操作
    5.7.2  Hamilton路徑問題
  5.8  結(jié)論
  參考文獻
第6章  基于生物芯片的DNA計算模型的存儲系統(tǒng)
  6.1  引言
  6.2  DNA計算模型上存儲系統(tǒng)的設計
  6.3  DNA計算模型上棧式存儲模塊的實現(xiàn)
  6.4  DNA計算模型上鏈式存儲器的實現(xiàn)
    6.4.1  存儲載體
    6.4.2  信息編碼
  6.5  小結(jié)
  參考文獻
第7章  基于生物芯片的DNA計算模型的運算系統(tǒng)
  7.1  引言
  7.2  具有棧式存儲結(jié)構的DNA自動機
  7.3  基于DNA自動機的二進制串行加法
    7.3.1  基于DNA自動機的一位二進制進位加法
    7.3.2  基于DNA自動機的n位二進制串行加法
  7.4  編碼示例
  7.5  DNA計算機中奇偶校驗的實現(xiàn)
    7.5.1  奇偶校驗算法
    7.5.2  實現(xiàn)奇偶校驗算法的有限狀態(tài)自動機
    7.5.3  有限狀態(tài)自動機的核苷酸編碼
    7.5.4  算法的仿真
  7.6  結(jié)論
  參考文獻
第8章  基于生物芯片的DNA計算模型的數(shù)據(jù)結(jié)構
  8.1  引言
  8.2  DNA計算模型上堆棧數(shù)據(jù)結(jié)構
    8.2.1  DNA計算模型中堆棧的存儲結(jié)構
    8.2.2  DNA計算模型中堆棧的生物操作
    8.2.3  DNA計算模型中堆棧的算法實例
  8.3  DNA計算模型上隊列數(shù)據(jù)結(jié)構
    8.3.1  DNA計算模型中隊列的存儲結(jié)構
    8.3.2  DNA計算模型中隊列的生物操作
    8.3.3  DNA計算模型中隊列的算法實例
  8.4  DNA計算模型上廣義表數(shù)據(jù)結(jié)構
    8.4.1  廣義表的存儲結(jié)構
    8.4.2  k-臂DNA分子
    8.4.3  廣義表鏈表結(jié)點的DNA分子表示
    8.4.4  DNA計算機中廣義表的操作
  8.5  結(jié)論
  參考文獻
第9章  隨機DNA計算的研究
  9.1  引言
  9.2  確定DNA有限狀態(tài)自動機
  9.3  不確定DNA有限狀態(tài)自動機
  9.4  DNA下推自動機在回文識別中的應用
    9.4.1  接受回文語言的下推自動機
    9.4.2  可自治DNA下推自動機實現(xiàn)
  9.5  不確定DNA有限狀態(tài)自動機在基因網(wǎng)絡中的應用
    9.5.1  基因表達的不確定有限狀態(tài)自動機模型
    9.5.2  不確定DNA有限狀態(tài)自動機的實現(xiàn)
  9.6  結(jié)論
  參考文獻
第10章  可信DNA計算的研究
  10.1  引言
  10.2  DNA計算的自復制性
    10.2.1  DNA片段自組裝
    10.2.2  二維DNA分子元胞自動機
  10.3  DNA計算的可逆性.
    10.3.1  基于DNA計算的布爾電路
    10.3.2  可逆容錯門電路
    10.3.3  基于DNA計算的可逆容錯門電路
  10.4  結(jié)論
  參考文獻
第11章  0-1整數(shù)規(guī)劃問題的DNA求解
  11.1  引言
  11.2  0-1整數(shù)規(guī)劃問題及其解法
    11.2.1  0-1整數(shù)規(guī)劃問題的定義
    11.2.2  0-1整數(shù)規(guī)劃問題的電子計算機算法
    11.2.3  0-1整數(shù)規(guī)劃問題的通用DNA算法
  11.3  DNA計算模型上0-1整數(shù)規(guī)劃問題的算法
    11.3.1  基于芯片電泳的在線DNA片段分離
    11.3.2  用于實現(xiàn)算法的生物芯片
    11.3.3  算法描述
  11.4  仿真實例
  11.5  結(jié)論
  參考文獻
第12章  圖像模式識別的DNA算法
  12.1  引言
  12.2  基于句法的圖像識別及其在等腰三角形識別中應用
  12.3  等腰三角形識別的DNA算法
    12.3.1  算法設計
    12.3.2  計算機仿真實例
    12.3.3  生物實驗
  12.4  人臉識別的DNA算法
    12.4.1  人臉識別的研究現(xiàn)狀
    12.4.2  一種基于奇異值分解的人臉識別方法
    12.4.3  結(jié)合DNA算法和奇異值分解的人臉識別算法
  12.5  結(jié)論
  參考文獻
第13章  基于生物芯片的背包問題DNA算法
  13.1  引言
  13.2  反應設計和編碼實現(xiàn)
    13.2.1  背包問題的數(shù)學模型
    13.2.2  DNA反應鏈的設計
    13.2.3  計算和結(jié)果檢測
  13.3  材料和方法
    13.3.1  實驗材料準備
    13.3.2  實驗操作步驟
    13.3.3  克隆測序檢測
  13.4  實驗結(jié)果
    13.4.1  反應產(chǎn)物PCR結(jié)果
    13.4.2  克隆測序結(jié)果
  13.5  結(jié)論
  參考文獻
第14章  DNA計算在醫(yī)學上的應用
  14.1  引言
  14.2  敗血癥基因芯片檢測模型
    14.2.1  方法
    14.2.2  實驗步驟
  14.3  基于DNA計算的疾病基因診療模型
  14.4  結(jié)論
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第15章  DNA計算在基因注釋以及蛋白質(zhì)組學上的應用
  15.1  引言
  15.2  基于Apollo平臺的基因注釋
    15.2.1  為牛蜱的基因作注釋
    15.2.2  Apollo軟件的使用
  15.3  用蛋白質(zhì)組的方法研究牛蜱感染免疫疫苗
  15.4  基于分層通信模型的蛋白質(zhì)測量
    15.4.1  蛋白質(zhì)液相分離
    15.4.2  2D凝膠電泳
  15.5  牛蜱胃液蛋白質(zhì)組分析
  15.6  結(jié)論
  參考文獻