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基于DNA折纸基底的与非门计算模型

殷志祥 唐震 张强 崔建中 杨静 王日晟 赵寿为 张居丽

引用本文: 殷志祥, 唐震, 张强, 崔建中, 杨静, 王日晟, 赵寿为, 张居丽. 基于DNA折纸基底的与非门计算模型[J]. 电子与信息学报, 2020, 42(6): 1355-1364. doi: 10.11999/JEIT190825 shu
Citation:  Zhixiang YIN, Zhen TANG, Qiang ZHANG, Jianhong CUI, Jing YANG, Risheng WANG, Shouwei ZHAO, Juli ZHANG. NAND Gate Computational Model Based on the DNA Origami Template[J]. Journal of Electronics and Information Technology, 2020, 42(6): 1355-1364. doi: 10.11999/JEIT190825 shu

基于DNA折纸基底的与非门计算模型

    作者简介: 殷志祥: 男,1966年生,教授,研究方向为DNA计算和DNA自组装;
    唐震: 男,1994年生,博士生,研究方向为DNA计算和DNA自组装;
    张强: 男,1971年生,教授,研究方向为生物计算、智能机器人和医疗大数据处理;
    崔建中: 男,1973年生,博士生,研究方向为DNA计算和DNA自组装;
    杨静: 女,1980年生,副教授,研究方向为DNA计算和DNA自组装;
    王日晟: 男,1993年生,博士生,研究方向为DNA计算和DNA自组装;
    赵寿为: 女,1982年生,博士,研究方向为应用数学;
    张居丽: 女,1982年生,博士,研究方向为计算数学
    通讯作者: 唐震,1179145666@qq.com
  • 基金项目: 国家自然科学基金项目(61672001, 61702008, 11801362),军委科技委前沿创新计划重点项目(18-163-ZT-005-009-01),安徽省自然科学基金项目(1808085MF193),安徽省高校自然科学研究项目(KJ2019A0538)

摘要: 与非门(NAND)的本质是与门(AND)和非门(NOT)的叠加,先进行与运算,再进行非运算,它是建立DNA计算机的基础。为了实现与非门的计算,该文在DNA折纸基底上建立了一个与非门计算模型,逻辑值的输入是通过在DNA折纸基底上发生有向的杂交链式反应(HCR)来完成的,输入链先经过与门区域再经过非门区域,最后通过DNA折纸基底上是否还保留纳米金颗粒来显示计算结果的真假。利用Visual DSD对该计算模型进行仿真模拟,显示该计算模型具有较好的可行性。

English

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  • 图 1  杂交链式反应基本反应原理

    图 2  构建好的折纸基底示意图

    图 3  输入链示意图

    图 4  输入A=0, B=0后的结果示意图

    图 5  输入A=1, B=0后的结果示意图

    图 6  输入A=0, B=1后的结果示意图

    图 7  输入A=1, B=1后的结果示意图

    图 8  仿真模拟数据图

    图 9  最终产物的DNA链示意图

    表 1  与非门真值表

    A0011
    B0101
    F1110
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  • 通讯作者:  唐震, 1179145666@qq.com
  • 收稿日期:  2019-10-28
  • 录用日期:  2020-01-17
  • 网络出版日期:  2020-02-19
  • 刊出日期:  2020-06-01
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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