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1 绪论1

1.1 DNA计算概述1

1.2 DNA计算研究现状2

1.3 DNA计算的原理及其特点5

1.3.1 DNA计算的原理5

1.3.2 DNA计算的特点6

1.4 DNA计算的分子操纵手段7

1.4.1 变性7

1.4.2 复性8

1.4.3 剪切8

1.4.4 绑结和连接9

1.4.5 分离和测量长度9

1.4.6 特异性检测10

1.4.7 扩增（复制）10

1.4.8 测序11

1.4.9 合成12

1.5 DNA计算的实现途径12

1.5.1 基于试管的DNA计算12

1.5.2 基于表面的DNA计算13

1.5.3 基于芯片的DNA计算13

2 多功能生物芯片反应装置16

2.1 引言16

2.2 芯片扫描系统17

2.2.1 芯片扫描系统概述18

2.2.2 自动定位芯片扫描系统22

2.3 芯片电泳系统25

2.3.1 芯片电泳的工作原理25

2.3.2 多路芯片电泳系统27

2.4 芯片PCR系统28

2.4.1 芯片PCR概述28

2.4.2 智能芯片PCR系统29

2.5 智能芯片反应装置的实施30

3 DNA计算模型32

3.1 引言32

3.2 模型33

3.2.1 输入模块33

3.2.2 运算模块35

3.2.3 存储模块35

3.2.4 输出模块36

3.2.5 控制模块36

3.3 数据结构38

3.3.1 堆栈38

3.3.2 队列45

3.3.3 广义表48

3.4 存储系统53

3.4.1 存储载体54

3.4.2 信息编码55

3.5 运算系统56

3.5.1 一位二进制进位加法56

3.5.2 n位二进制串行加法60

4 DNA遗传算法及其在癌症分类中的应用61

4.1 引言61

4.2 DNA遗传神经网络62

4.2.1 遗传神经网络算法62

4.2.2 GA优化BP网络的权值和阈值63

4.2.3 基于GA-BPNN的特征选择64

4.3 基于GA-BPNN的乳腺癌分类算法65

4.3.1 方法65

4.3.2 实验分析68

5 随机DNA计算及在基因网络中的应用71

5.1 引言71

5.2 确定DNA有限状态自动机71

5.3 不确定DNA有限状态自动机73

5.4 DNA下推自动机在回文识别中的应用75

5.4.1 接受回文语言的下推自动机75

5.4.2 可自治DNA下推自动机实现76

5.5 不确定DNA有限状态自动机在基因网络中的应用81

5.5.1 基因表达的不确定有限状态自动机模型81

5.5.2 不确定DNA有限状态自动机的实现82

6 容错DNA计算及自修复机理84

6.1 引言84

6.2 DNA计算的自复制性86

6.2.1 DNA片段自组装86

6.2.2 二维DNA分子元胞自动机87

6.3 DNA计算的可逆性88

6.3.1 基于DNA计算的布尔电路89

6.3.2 可逆容错门电路89

6.3.3 基于DNA计算的可逆容错门电路91

7 DNA计算在医学检测上的应用93

7.1 引言93

7.2 败血症基因芯片检测模型93

7.2.1 采用的方法94

7.2.2 实验步骤95

7.3 基于DNA计算的疾病基因诊疗模型95

参考文献100