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文檔簡介
1、高性能科學(xué)計算的需求不斷增加,而傳統(tǒng)電子計算機的元器件制作工藝已近極限,科學(xué)界正在尋找全新的計算模型,來突破現(xiàn)有計算體系的限制。生物計算以其并行性高、能耗低、信息存儲量大等特點廣受關(guān)注。DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu),以及Watson-Crick堿基互補配對原則,讓其在電路設(shè)計中更加具有可操作性,基于DNA的分子計算模型的研究方興未艾。其中,Winfree及其研究團隊提出一種簡單的seesaw模塊,用以構(gòu)建大規(guī)模邏輯電路。但由于化學(xué)反應(yīng)的不完全
2、性和動態(tài)性等特點,以DNA分子作為材料的電路還面臨很多的問題。
本文首先對seesaw門模塊進行了詳細介紹,并進行仿真分析,發(fā)現(xiàn)隨著seesaw門輸出的增加,輸出分子的濃度產(chǎn)生一些變化,處在高濃度的分子濃度會降低,而處在低濃度的分子濃度又會偏高;同時,基于DNA鏈置換反應(yīng)和自組裝技術(shù),設(shè)計并通過實驗驗證了一個“OR”邏輯功能模塊;隨后在seesaw門模塊的架構(gòu)設(shè)計原則和方法之上,設(shè)計了一些常用的邏輯電路,如加法器、比較器、乘法
3、器等,接著將這些不同規(guī)模的分子電路放到Mathematica平臺下進行化學(xué)反應(yīng)級的仿真,對仿真結(jié)果進行讀取和驗證;在研究分析仿真結(jié)果的同時,發(fā)現(xiàn)隨著分子電路規(guī)模的擴大,輸出結(jié)果逐漸出現(xiàn)偏差,以至于無法正常讀出,這主要是由于當(dāng)電路達到一定規(guī)模時,輸入的扇出增多,造成表示低濃度的分子濃度超過預(yù)設(shè)的閾值;在分析調(diào)試的過程中,本文還提出了一種電路調(diào)試監(jiān)測方法,可以監(jiān)測分子電路中任一點的中間結(jié)果,對電路的調(diào)試起到了關(guān)鍵的作用。本文的研究工作,對利
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