DNA计算机中队列数据结构探讨

于海钰

摘要：随着现代科学信息技术的不断发展，计算机发展也在更新换代，新一代DNA计算机，以其智能性和人性化成为了未来发展的必然趋势，这种新型的计算机，完全不同于传统的电子计算机普通的计算模式，实现了人工智能计算方式。本文主要阐述DNA计算机的数据结构所具有的一些特征，并且通过一些分析、研究，提出了一些观点和看法。

关键词：DNA计算；数据结构；问题：研究

引言：随着信息化时代的到来，计算机发展也在不断地更新换代，在计算机研究领域提出DNA计算机，这是一种全新的计算机设计理念，完全不同于传统的电子计算机普通的计算模式，实现了智能计算方式。DNA计算机完全是模拟生物分子DNA的结构，并通过生物分子技术研究出来的新型计算机， 这种新型的DNA计算机。如果DNA计算机能够走上实际应用的道路，那么DNA计算机就会像传统的电子计算机一样，同时会具备很多传统的计算机无法达到的功能[1] 。由于 DNA计算机中具备合理的数据结构，能够有效地组织需要处理的数据信息，相信这些这些方面的发展，对DNA计算机在理论应用研究上，都将极大地推动DNA计算机功能的发展。

一、DNA计算机数据结构的智能化分析

DNA计算机数据结构决定着DNA计算机的功能，取代了传统的计算机二进制的运算方式，在运行速度上和人工智能方面发生了惊人的变化。运用DNA计算在到二十一世纪，已经不再是一个陌生的概念，通过DNA计算可以使很多复杂的计算问题，变得简单起来，DNA的计算所存在的巨大优势，不断地冲击着传统的计算机领域，成为了当今社会计算机智能发展的前沿，由于DNA计算机能够模拟人的智能行为，解决各类不确定、非逻辑、比较复杂的问题，所以才能具有非常广阔的发展前景， DNA计算的诞生为智能计算的家族增添了新生的力量，拓展了计算机在智能的研究领域。DNA计算的核心内容就是充分利用有机分子的有效信息，就当前的很多复杂的NP完全的问题的存在性，对于传统的电子计算机已经无能为力，所以才会有新型的DNA计算机来取代传统的计算机。DNA计算机的发展，将成为下一代计算机研究的主题。然而，由于DNA以其链能所具有的高密度的存储信息，要想进行大量的拷贝并非轻而易举，在理想的情况下，当两条单链在结合时，相对于这两条单链的两个碱基会出现彼此互补的现象[2]。DNA的聚合链组成，也就是经常提到的DNA链，是DNA计算的最小单元， DNA计算正是由于充分利用了DNA分子，所具有大量的存储遗传密码，具有着生化反应的并行性的特征。因而，才会实现以DNA计算模型，作为DNA计算机的发展背景而产生的DNA计算机，在这种队列数据结构组合下设计出DNA计算机，必然会具有惊人的运行速度 ，远远大于普通计算机的速度，一般会是普通计算机的n倍，如图一。

二、DNA计算机中队列数据结构分析

1、具有碱基配对互补的规律

DNA计算机以其生物性智能的特点，使计算机的发展进一步体现出“人性化”的的特征，这种特征将成为计算机发展的显著优势，为未来的科学发展奠定出坚实的基础。DNA计算机所以能够具有这样的优势，跟它的的队列数据结构有着直接的关系，DNA计算机中DNA分子链中，是依靠运用共价键的方式达到相互结合，使生物活性分子与不溶性载体两者有机地结合在一起，通过表面的接触，使基团发生化学反应形成共价键，从而使这种共价键在一般情况下，达到很稳定的效果，这种基团之间发生化学反应形成共价键，不容易出现断裂或者损坏[3]。在生物活性酶的作用下，运用这种化学反应的方式，有可能会对共价键造成一定的破坏。而在DNA计算机的运用的过程中，则会表现为可以将计算机数据当中，在数值与数值之间所存在的载体进行相应的处理，而载体的体现则是通过共价键将数据结构，在电磁场的作用下固定到电极针上，不同的电极表面，需要采用不同的共价键的匹配，来对数值进行碱基配对，以此来实现数值的编码与解码之间的问题。

2. 对新的基因进行标记

DNA计算机中队列数据结构规律，在进行遗传试验与育种实践的过程中，发现了新的基因，就需要对这个基因进行标记。在对数据进行配对的方法中，也可以依靠这种标记的形式，对所运用的数据进行编码。在这里可以通过例子进行说明，在计算机所应用的进制中，可以分为二进制、八进制、十六进制等进行运算。而在对计算机数据运用当中，可以对数据结构所存在的一些特殊的数据进行编码，这样不仅可以缓解在处理数据时，可能出现的乱码，以及编码不正确的现象，还能使得数据的计算速率的准确程度，得到大幅度的提高，从而实现最大限度地避免计算中的错误，达到提高错误纠正率的目的[4]。

从以上对于根据DNA分子的数据结构的特性进行分析，可以看出在DNA计算问题中， DNA分子所具有的稳定性，是直接影响DNA分子杂交效率的主要因素，只有不断地将其应用与计算机当中，才能够最大限度地提高解码检测的精确度和灵敏度，最终实现高密度和高效率。

总之，DNA计算机是现代科技中一项新型的信息技术，是在原有的计算机基础之上，进一步发展和提升，并且结合了生物工程技术，是人工智能发展中的一个非常显著的亮点。DNA计算机的诞生，将会使计算机的整体性能，得到飞越性的提升，这项新型的科学技术，在发展和研究的过程中将会任重而道远，需要经过长期探索和实践，才会在发展的进程中不断地突破，使得科学技术的研究得以不断地更新。■

参考文献

[1]吐尔根·依布拉音.DNA计算的原理及应用[J].现代计算机,2005年08期,7-8.

[2]张智佳.DNA计算机的生物基础和应用[J].才智;2008年08期,12-13.

[3]刘文斌,朱翔鸥,王向红,陈丽春.DNA计算的研究进展[J].电子学报;2006年11期,3-4.

[4]宋玉阶,刘毅,DNA计算的原理及研究进展[J].微计算机信息,2006年34期,17-18.