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DNA運算

指数 DNA運算

DNA運算(DNA computing,或譯DNA計算)是一種電腦運算形式,利用DNA、生物化學以及分子生物學原理,而非傳統上以硅為基礎的電腦技術。 DNA運算,或更广泛的说,分子運算,是一個新出現的交叉學門領域。此领域内研究热点包括理论、实验和DNA运算的应用。.

21 关系: 南加州大学布尔可满足性问题平行運算伦纳德·阿德曼分子生物学哈密頓路徑問題图灵机纽约时报组合逻辑电路生物化学癌症运算肽運算脱氧核糖核酸量子计算机自然 (期刊)電子計算機P/NP问题杀手级应用概念验证

南加州大学

南加州大學(University of Southern California,縮寫USC),簡稱南加大,也译作南加利福尼亚大学,位於加州洛杉磯市中心,由監理會於1880年創立,是加州最古老的私立研究型大學。 南加大被眾多學術排名列為全美國Top25最具競爭力的頂尖大學之一。其中电影学院全美國排名第一,老齡學院全美國排名第一,公共政策學院全美國排名第五,工程学院全美國排名第八。南加大於2000年憑其廣泛的社區服務計劃獲時代雜誌及普林斯頓評論選為年度風雲大學。南加州大学是美国大学协会(AAU)成员、环太平洋大学联盟成员,被卡内基基金会归类为“特高研究型大学”。在美国4,383所高等学府中,只有96所获得此项分类。 南加大共有五名諾貝爾化學獎得主。南加大也是少數同時擁有兩座由國家科學基金會(NSF)提供資金設立的工程研究中心(ERC)——專門研究網路及多媒體的综合多媒体系统中心(IMSC)以及微電子生物系統中心(BMES)。此外,南加大被美國國土安全部選為第一所國土安全卓越中心。 学校在全球拥有庞大的校友网络——特洛伊家族(Trojan Family),当中不乏政治、商业、科技、艺术等领域的著名人士,学校每年获得校友捐赠名列全美前茅。此外学校留学生众多,超过10%的学生来自110多个国家。南加大是一所电影明星和体育明星辈出的学校,由于距离好莱坞十分近,因此拥有顶尖的电影艺术学院。此外百余年来南加大校友已累计获得280余枚奥林匹克运动会奖牌,位列全球大学之首。 南加大是洛杉磯地區最大的私人企業雇主,每年在洛杉磯都會區提供40億美元的經濟輸出,而南加大的學生每年在地方上消費則高達4億6百萬美元,至於造訪校園的遊客則提供了另外的1230萬美元的消費。 南加大最近的籌款活動中,為學校籌得29億美元,是美國高等教育歷史上所籌得的第二高總籌款額。這使南加大及其合作伙伴可在短期內完成興建27幢新大樓,為學生提供超過75萬平方米的活動、科學研究、教學及醫療空間。.

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布尔可满足性问题

可滿足性(英語:Satisfiability)是用來解決給定的真值方程式,是否存在一组变量赋值,使問題为可满足。布爾可滿足性問題(Boolean satisfiability problem;SAT))屬於決定性問題,也是第一个被证明屬於NP完全的问题。此問題在電腦科學上許多領域的皆相當重要,包括電腦科學基礎理論、演算法、人工智慧、硬體設計等等。.

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平行運算

#重定向 并行计算.

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伦纳德·阿德曼

倫納德·邁斯·艾得曼(Leonard Max Adleman,)是一名美国理論計算機科學家和南加州大学计算机科学家和分子生物学教授。1977年,他与罗纳德·李维斯特和阿迪·萨莫尔一起发明了RSA加密演算法和DNA运算而知名。RSA被广泛使用在计算机安全应用上,包括https。2002年,他与罗纳德·李维斯特和阿迪·萨莫尔一起因在公钥密码学RSA加密演算法取得的杰出贡献而获得图灵奖。 他出生於美國加利福尼亞州,在舊金山長大,就讀柏克萊加州大學,並在那裡取得了他的數學學士學位,1968年碩士學位,於1976年EECS博士。他 1994年,他的論文《分子計算應用於解決組合問題》中,描述實驗使用 DNA 作為一個計算系統。利用此系統,他解決了一個七節點的哈密頓圖問題,一個類似旅行推銷員問題的NP完全問題。 雖然解決了七個節點的實例是微不足道的,但該論文是第一個已知「利用DNA來作計算」的成功實例。DNA計算現已被證明為有潛力的計算方式,可以解決其他幾個大型組合搜索問題。 2002年,他和他的研究小組成功地利用DNA計算解決了“平凡”的問題。具體來說,他們解決了20個變量的 SAT 問題,約有100多萬潛在的解決方案。 2006年,阿德曼是美国文理科学院院士。.

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分子生物学

分子生物学(Molecular biology)是对生物在分子層次上的研究。这是一门生物学和化学之间跨学科的研究,其研究领域涵盖了遗传学、生物化学和生物物理学等学科。分子生物学主要致力于对细胞中不同系统之间相互作用的理解,包括DNA,RNA和蛋白质生物合成之间的关系以及了解它们之间的相互作用是如何被调控的。.

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哈密頓路徑問題

哈密頓路徑問題(Hamiltonian path problem)與哈密頓迴圈問題(Hamiltonian cycle problem)屬於數學中的圖論。此問題是用來決定一個圖上的哈密頓路徑或哈密頓迴圈。兩個問題皆為NP完全。為旅行推銷員問題的特殊案例。.

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图灵机

图灵机(),又称确定型图灵机,是英国数学家艾倫·图灵于1936年提出的一种抽象计算模型,其更抽象的意义为一种数学逻辑机,可以看作等价于任何有限逻辑数学过程的终极强大逻辑机器。.

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硅(Silicon,台湾、香港及澳門称為--,舊訛稱為釸,中國大陸稱為--)是一种类金属元素,化学符号為Si,原子序數為14,属于元素周期表上的IVA族。 硅原子有4个外圍电子,与同族的碳相比,硅的化学性质相對稳定,活性較低。硅是极为常见的一种元素,然而它极少以單質的形式存在於自然界,而是以复杂的硅酸盐或二氧化硅等化合物形式广泛存在于岩石、砂砾、尘土之中。在宇宙储量排名中,矽位於第八名。在地壳中,它是第二丰富的元素,佔地壳总质量25.7%,仅次于第一位的氧(49.4%)。.

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纽约时报

纽约时报(The New York Times,缩写作 NYT)是一家美國日報,由紐約時報公司於1851年9月18日在美國紐約創辦和持續出版。和《华尔街日报》的保守派旗舰报纸地位相对应,《纽约时报》是美国親自由派的第一大报。 它最初被称作《纽约每日时报》(The New-York Daily Times),创始人为亨利·J·雷蒙德和。.

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组合逻辑电路

在数字电路理論中,组合逻辑电路(combinatorial logic或combinational logic)是一種邏輯電路,它的任一时刻的稳态输出,仅仅与该时刻的输入变量的取值有关,而与该时刻以前的输入变量取值无关。相對於組合邏輯電路,时序逻辑电路的輸出結果除了依照目前的輸入外也和先前的輸入有關係。从电路结构分析,组合电路由各种逻辑门组成,网络中无记忆元件,也无反馈线。 組合邏輯是在電腦被用來做輸入的訊號跟儲存的資料作逻辑代数運算之用。實際上電腦電路都會混用包含組合邏輯和时序邏輯的電路。舉例來說,算術運算邏輯單元(ALU)中,儘管ALU是由循序邏輯的程序裝置所控制,而數學的運算就是從組合邏輯製產生的。计算机中用到的其他电路,如半加器、全加器、、、数据选择器、数据分配器、编码器和译码器也用来构成组合逻辑电路。.

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生物化学

生物化学(biochemistry,也作 biological chemistry),顾名思义是研究生物体中的化学进程的一门学科,常常被简称为生化。它主要用于研究细胞内各组分,如蛋白质、糖类、脂类、核酸等生物大分子的结构和功能。而对于化学生物学来说,则着重于利用化学合成中的方法来解答生物化学所发现的相关问题。 虽然存在着大量不同的生物分子,但实际上有很多大的复合物分子(称为“聚合物”)是由相似的亚基(称为“单体”)结合在一起形成的。每一类生物聚合物分子都有自己的一套亚基类型。例如,蛋白质是由20种氨基酸所组成,而脱氧核糖核酸(DNA)由4种核苷酸构成。生物化学研究集中于重要生物分子的化学性质,特别着重于酶促反应的化学机理。 在生物化学研究中,对细胞代谢和内分泌系统的研究进行得相当深入。生物化学的其他研究领域包括遗传密码(DNA和RNA)、 蛋白质生物合成、跨膜运输(membrane transport)以及细胞信号转导。.

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癌症

症(英語:Cancer)又名為腫瘤(英語:Malignant tumor),指的是細胞不正常增生,且這些增生的細胞可能侵犯身體的其他部分;中医学中称岩,為由控制細胞分裂增殖机制失常而引起的疾病。癌细胞除了分裂失控外,还会週遭正常組織甚至經由体内循環系統或淋巴系統转移到身體其他部分。不是所有的腫瘤都會癌化,有些細胞增生不會侵犯身體其他部分,稱為良性腫瘤。癌症常見的徵象與症狀包括新發生的腫塊、異常的出血、慢性咳嗽、無法解釋的體重減輕、以及腸胃蠕動的改變等等,但其他疾病也可能會出現這些症狀,因此發現這些症狀並不一定表示得了癌症。在人類身上,目前已知的癌症超過一百種。 癌症有許多類型,因吸菸而罹癌者佔了癌症死者中的22%,肥胖、飲食不佳、運動不足、飲酒則共佔了10%。其他可能造成癌症的因素還包括某些感染、暴露於游離輻射、以及環境汙染因子。在發展中國家約有20%的癌症是由於感染症(如B型肝炎、C型肝炎、以及人類乳突病毒等)造成。致癌因子通常是透過改變細胞中的遺傳物質運作,通常許多這類遺傳物質的變化是癌症產生所必要的。約5-10%的癌症是由於遺傳自雙親的基因異常。癌症可以由症狀和徵候或透過的方式發現,然後再以影像檢查和切片檢查來確診。癌細胞持續生長而不受外在訊息調控,可能是原本正常的原癌基因被激活,将细胞引入到癌变状态,但主要还是因为一些与控制細胞分裂有关的蛋白质出现異常,如腫瘤抑制基因的功能失常。导致这种局面,可能是为该蛋白编码的DNA因突变而出现了损伤,轉译而出的蛋白质因此也出现错误。要將一個正常細胞轉化成一個惡性腫瘤細胞通常需要許多次突變,或是基因轉譯為蛋白質的过程受到干扰。引起基因突變的物质被稱為致癌物質,又以其造成基因損傷的方式可分為化學性致癌物與物理性致癌物。例如接觸放射性物質,或是一些環境因子,例如,香煙、輻射、酒精。还有一些病毒可將本身的基因插入細胞的基因裡,激活癌基因。但突变也会自然產生,所以即使避免接觸上述的致癌因子,仍然無法完全預防癌症的產生。发生在生殖细胞的突变有可能傳至下一代。 許多癌症都可以預防,預防的方式包括戒烟、不要攝取太多酒精、多吃蔬菜水果及類食品、減少紅肉與速食(包含)的攝取、維持健康體重、多運動、減少陽光曝曬、以及施打疫苗預防某些感染症等等。透過篩檢早期發現,對於部分的癌症(包括大腸直腸癌和子宮頸癌等)有用,但乳癌篩檢的價值則有爭議性。對癌症的治療方式通常結合化學療法、放射療法、手術以及標靶治療等。疼痛控制與症狀控制是癌症治療中重要的一環,而安寧緩和醫療對於癌症晚期的病人來說相當重要。癌症病人的存活率端看癌症的種類與開始治療時的疾病狀況。在已開發國家兒童癌症病人的五年存活率平均高達80%,在美國的成年癌症病人的平均五年存活率則有66%。而病症的嚴重程度取決於癌細胞所在部位以及惡性生長的程度。多數癌症根據其類型、所處的部位和發展的階段可以治療甚至治癒。一旦診斷確定,癌症通常以結合手術、化療和放射療法的方式進行治療。隨著科學研究的進步,開發出許多針對特定類型癌症的藥物,也增進治療上的效果。如果癌症未經治療,通常最終結果將導致死亡,也有出現因癌症未及時治療或是改用另類療法而延誤正規治療,因此影響病情的情形。 在2012年,大約有1,410萬人得到癌症,並且造成820萬人身亡(相當於全年總死亡人數的14.6%)。男性身上最常見的癌症包括肺癌、前列腺癌(攝護腺癌)、大腸直腸癌、以及胃癌;在女性身上最常見的則是乳癌、大腸直腸癌、肺癌和子宮頸癌。兒童以急性淋巴性白血病和腦瘤最常見,不過非洲除外,非何杰金氏淋巴瘤在那裡更常見。2012年,大約16.5萬個15歲以下的兒童被診斷出罹患癌症。各個年齡層的人都有可能產生癌症,由於DNA的損傷會隨著年齡而累積增加,罹癌的風險會隨著年齡的增長而升高,同時有數種癌症在已開發國家較常見。美国每年逝世的5个人当中有一人是因癌症致死,这一数字在世界范围则是100-350/100000。癌症在发达国家中已成為主要死亡原因之一,在台灣則是長年位居十大死因之首。隨著人類越來越長壽及開發中國家生活習慣的改變,全球的罹癌率整體而言在上升中。.

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运算

数学上,运算(Operation)是一种行为,通过已知量的可能的组合,获得新的量。例如,算术中的加法6+3.

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肽運算

肽运算是一种与传统的硅基计算机技术不同的,运用了多肽-分子生物学的运算形式。.

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脱氧核糖核酸

--氧核醣核酸(deoxyribonucleic acid,縮寫:DNA)又稱--氧核醣核酸,是一種生物大分子,可組成遺傳指令,引導生物發育與生命機能運作。主要功能是資訊儲存,可比喻為「藍圖」或「配方」。其中包含的指令,是建構細胞內其他的化合物,如蛋白質與核醣核酸所需。帶有蛋白質編碼的DNA片段稱為基因。其他的DNA序列,有些直接以本身構造發揮作用,有些則參與調控遺傳訊息的表現。 DNA是一種長鏈聚合物,組成單位稱為核苷酸,而糖類與磷酸藉由酯鍵相連,組成其長鏈骨架。每個糖單位都與四種鹼基裡的其中一種相接,這些鹼基沿著DNA長鏈所排列而成的序列,可組成遺傳密碼,是蛋白質氨基酸序列合成的依據。讀取密碼的過程稱為轉錄,是根據DNA序列複製出一段稱為RNA的核酸分子。多數RNA帶有合成蛋白質的訊息,另有一些本身就擁有特殊功能,例如核糖體RNA、小核RNA與小干擾RNA。 在細胞內,DNA能組織成染色體結構,整組染色體則統稱為基因組。染色體在細胞分裂之前會先行複製,此過程稱為DNA複製。對真核生物,如動物、植物及真菌而言,染色體是存放於細胞核內;對於原核生物而言,如細菌,則是存放在細胞質中的拟核裡。染色體上的染色質蛋白,如組織蛋白,能夠將DNA組織並壓縮,以幫助DNA與其他蛋白質進行交互作用,進而調節基因的轉錄。.

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量子计算机

量子计算机(quantum computer)是一种使用量子邏輯進行通用計算的設備。不同於电子计算机(或稱傳統電腦),量子計算用來存儲數據的對象是量子比特,它使用量子演算法來進行數據操作。马约拉纳费米子反粒子就是自己本身的属性,或许是令量子计算机的制造变成现实的一个关键。.

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自然 (期刊)

《自然》(Nature)是世界上最早的科学期刊之一,也是全世界最权威及最有名望的学术期刊之一,首版於1869年11月4日。虽然今天大多数科学期刊都专一於一个特殊的领域,《自然》是少数(其它类似期刊有《科学》和《美国国家科学院院刊》等)依然发表来自很多科学领域的一手研究论文的期刊。在许多科学研究领域中,每年最重要、最前沿的研究结果是在《自然》中以短文章的形式发表的。 《自然》的主要读者是从事研究工作的科学家,但期刊前部的文章概括使得一般公众也能理解期刊内最重要的文章。期刊开始部分的社论、新闻及专题文章报道科学家一般关心的事物,包括最新消息、研究资助、商业情况、科学道德和研究突破等。期刊也介绍与科学研究有关的书籍和艺术。期刊的其余部分主要是研究论文,这些论文往往非常紧密,非常具有技术性。 在《自然》上发表文章是非常光荣的,《自然》上的文章经常被引用,这有助于晋升、获得资助和获得主流媒体的关注。因此科学家之间在《自然》或《科学》上发表文章上的竞争非常强。但是与其它专业的科学杂志一样,在《自然》上发表的文章需要经过严格的同行评审。在发表前编辑选择其他在同一领域有威望的、但与作者无关的科学家来检查和评判文章的内容。作者要对评审做出的批评给予反应,比如更改文章内容,提供更多的试验结果,否则的话编辑可能拒绝该文章。.

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電子計算機

--,亦稱--,计算机是一种利用数字电子技术,根据一系列指令指示其自动执行任意算术或逻辑操作序列的设备。计算机遵循被称为“程序”的一般操作集的能力使他们能够执行极其广泛的任务。 计算机被用作各种工业和消费设备的控制系统。这包括简单的特定用途设备(如微波炉和遥控器)、工业设备(如工业机器人和计算机辅助设计),以及通用设备(如个人电脑和智能手机之类的移动设备)等。尽管计算机种类繁多,但根据图灵机理论,一部具有最基本功能的计算机,应当能够完成任何其它计算机能做的事情。因此,理论上从智能手机到超级计算机都应该可以完成同样的作业(不考虑时间和存储因素)。由于科技的飞速进步,下一代计算机总是在性能上能够显著地超过其前一代,这一现象有时被称作“摩尔定律”。通过互联网,计算机互相连接,极大地提高了信息交换速度,反过来推动了科技的发展。在21世纪的现在,计算机的应用已经涉及到方方面面,各行各业了。 自古以来,简单的手动设备——就像算盘——帮助人们进行计算。在工业革命初期,各式各样的机械的出现,其初衷都是为了自动完成冗长而乏味的任务,例如织机的编织图案。更复杂的机器在20世纪初出现,通过模拟电路进行复杂特定的计算。第一台数字电子计算机出现于二战期间。自那时以来,电脑的速度,功耗和多功能性不断增加。在现代,机械计算--机的应用已经完全被电子计算机所取代。 计算机在组成上形式不一,早期计算机的体积足有一间房屋的大小,而今天某些嵌入式计算机可能比一副扑克牌还小。当然,即使在今天依然有大量体积庞大的巨型计算机为特别的科学计算或面向大型组织的事务处理需求服务。比较小的,为个人应用而设计的称为微型计算机(Personal Computer,PC),在中國地區简称為「微机」。我們今天在日常使用“计算机”一词时通常也是指此,不过现在计算机最为普遍的应用形式却是嵌入式,嵌入式计算机通常相对简单、体积小,并被用来控制其它设备——无论是飞机、工业机器人还是数码相机。 同计算机相关的技术研究叫计算--机科学,而「计算机技术」指的是将计算--机科学的成果应用于工程实践所派生的诸多技术性和经验性成果的总合。「计算机技术」与「计算机科学」是两个相关而又不同的概念,它们的不同在于前者偏重于实践而后者偏重于理论。至於由数据为核心的研究則称為信息技术。 传统上,现代计算机包括至少一个处理单元(通常是中央处理器(CPU))和某种形式的存储器。处理元件执行算术和逻辑运算,并且排序和控制单元可以响应于存储的信息改变操作的顺序。外围设备包括输入设备(键盘,鼠标,操纵杆等)、输出设备(显示器屏幕,打印机等)以及执行两种功能(例如触摸屏)的输入/输出设备。外围设备允许从外部来源检索信息,并使操作结果得以保存和检索。.

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P/NP问题

P/NP问题是在理论信息学中计算复杂度理论领域里至今未被解决的问题,也是克雷数学研究所七个千禧年大奖难题之一。P/NP问题中包含了复杂度类P与NP的关系。1971年史提芬·古克(Stephen A. Cook)和相对独立地提出了下面的问题,即复杂度类P和NP是否是恒等的(P.

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杀手级应用

杀手级应用(Killer application)是指一个极具价值的计算机程序或服务,消费者愿意为这个程序或服务购买特定硬件、软件产品或服务。.

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概念验证

概念验证(Proof of concept,簡稱POC)是对某些想法的一个较短而不完整的实现,以证明其可行性,示范其原理,其目的是为了验证一些概念或理论。概念验证通常被认为是一个有里程碑意义的實作的原型 。 在计算机安全术语中,概念验证经常被用来作为0day、exploit的别名。(通常指并没有充分利用这个漏洞的exploit).

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