Construction of molecular scale logic calculation system is important for understanding of the nanometer scale energy conversion rules, the molecular interaction and regulation mechanism, the development of high performance. DNA logic gate is engendering foundation of DNA computer architecture and the hardware infrastructure of DNA computer implementation technology. Research focus of this project: (1) Construction of DNA molecular logic calculation model by linking the DNA self-assembly with strand displacement technique; (2) This design contains unstructured DNA, G four chain, i-motif and a hairpin structure of Boron complexes/DNA probe. By inputting different signaling molecules to regulate the fluorescence resonance energy transfer (FRET) within the system of processes. The change of fluorescence intensity is output mode of DNA logic gate (NOR, AND, INH and molecular switch); (3) Biological operations combining with DNA computing characteristic is designed; (4) A practical logic calculation model with large scale to solve NP- complete problems is build. This model can output the computing result by DNA self-assembly structure alteration of electrophoretic mobility. This project reflects intersection of multi-branches of learning which include the mathematics, biology and computer science.
构建分子尺度逻辑体系对认识纳米尺度下的能量转换规律、分子相互作用与调控机制、发展高性能计算有重要意义. DNA 逻辑门是DNA 计算机体系结构的产生基础和DNA 计算机实现技术的硬件基础. 本项目重点研究: (1) 将DNA 自组装与链置换技术相结合, 构建DNA 分子逻辑计算模型; (2) 设计含有非结构化DNA、G 四链体、i-motif 和发夹结构的硼配位物/DNA探针. 通过输入不同的信号分子来调控体系内的荧光能量共振转移(FRET)过程, 实现以荧光强度变化为输出方式的DNA逻辑门(NOR、AND、INH 和分子开关); (3) 设计结合DNA计算特点的生物操作; (4) 建立实用化的大规模型求解NP-完全问题的逻辑计算模型. 计算模型能通过DNA 自组装结构电泳迁移率的改变输出计算结果. 本项目体现了数学、生物和计算机科学等学科的交叉与融合.
本项目构建了分子尺度逻辑体系. 项目研究内容对认识纳米尺度下的能量转换规律、分子相互作用与调控机制、发展高性能计算有重要意义. DNA 逻辑门是DNA 计算机体系结构的产生基础和DNA 计算机实现技术的硬件基础. 本项目重点研究: (1) 将DNA 自组装与链置换技术相结合, 构建DNA 分子逻辑计算模型; (2) 设计含有非结构化DNA、G 四链体、i-motif 和发夹结构的硼配位物/DNA探针. 通过输入不同的信号分子来调控体系内的荧光能量共振转移(FRET)过程, 实现以荧光强度变化为输出方式的DNA逻辑门(NOR、AND、INH 和分子开关); (3) 设计结合DNA计算特点的生物操作; (4) 建立实用化的大规模型求解NP-完全问题的逻辑计算模型. 计算模型能通过DNA 自组装结构电泳迁移率的改变输出计算结果. 本项目体现了数学、生物和计算机科学等学科的交叉与融合.
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数据更新时间:2023-05-31
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DNA storage: research landscape and future prospects
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