动态字符串优化膜系统DNA计算编码算法研究

本项目研究DNA计算中的关键问题- - DNA计算编码问题，拟借鉴和模拟细胞和组织的结构和功能，利用膜计算良好的分布式和并行性等优点，融合仿生型局部搜索算法，构建动态字符串优化膜系统DNA计算编码算法。项目主要研究内容包括：（1）在系统研究影响DNA编码的各种生物因素基础上，提炼与DNA计算密切相关的DNA编码约束条件，建立DNA编码问题的数学优化模型；（２）借鉴和模拟膜细胞的结构和功能，利用膜计算的分裂规则、溶解规则等，融入仿生型局部搜索算法，提出动态字符串优化膜系统DNA编码算法。（３）建立巨磁型DNA计算模型，实证算法所生成编码在DNA计算模型中的应用。该项研究有望突破现有DNA计算编码算法模式，取得一些创新性强的成果。它不仅有计算机科学研究意义，而且在对计算困难问题求解上有着巨大的潜力，有望将其应用于求解社会经济系统中的优化难问题。

DNA计算是一种新的计算模式，已广泛的被应用于求解各种NP难问题。编码问题是DNA计算研究中的首要问题，其编码质量和数量直接影响整个DNA计算的效率及其输出结果的可靠性，已成为DNA计算中研究领域的热点领域。课题组围绕青年基金项目的研究目标及主要内容，在以下几个方面开展了研究：（1）系统研究影响DNA编码的各种生物因素基础上，构建了基于组合约束的DNA编码数学优化模型；（2）借鉴和模拟膜细胞的结构和功能，利用膜计算的分裂规则、溶解规则等，融入粒子群优化局部搜索和差分进化算法全局搜索策略，提出动态字符串优化膜系统DNA编码算法；（3）利用免疫磁标记和巨磁电阻（GMR）效应对生物特异性反应进行检测，构建了可满足性问题的巨磁电阻型DNA计算模型；（4）探讨了自组装DNA计算模型及DNA编码的应用。此外，本项目也将改进的膜算法应用于求解函数优化、工程设计等问题。