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            學院概況

            計算機科學技術系 高可信軟件教育部重點實驗室 許進團隊生物計算機取得突破成果

            發布時間:2020-08-12

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            生命體是一個以生物大分子為材料構成的人類已知的最智慧的信息處理“機器”。所以,人類近幾十年來沙巴体育客户端下载,意在用生物材料研發信息處理的計算機,稱為生物計算機。當前的生物計算機主要集中于DNA計算機的理論、實現技術與方法展開研發。

            DNA計算機目前的研究方向有兩個:一個是以DNA分子作為“數據”,以生物酶或生化操作為信息處理的“工具”來研發DNA計算機,其功能類似于當今的電子計算機沙巴体育客户端下载;另一類是以DNA為納米材料,以DNA自組裝技術為主要技術手段來構建納米機器。例如構建納米機器人來實現疾病診斷和治療沙巴体育客户端下载,快速實現納米電路。近些年,北京大學計算機科學技術系高可信軟件教育部重點實驗室的許進團隊在DNA計算機的上述兩個方面均取得了突破性進展。

            在DNA計算機領域,課題組針對典型的NP-完全問題——圖著色問題的求解,相繼提出了非枚舉、并行沙巴体育客户端下载、大規模DNA計算模型后,從理論上對并行DNA計算模型給予系統研究沙巴体育客户端下载,研究成果《A DNA Computing Model for the Graph Vertex Coloring Problem Based on a Probe Graph》發表在領袖級期刊《Engineering》上。該成果包括在實驗方面沙巴体育客户端下载,實現人類非傳統計算機最大規模問題的求解,其算法復雜度到達359沙巴体育客户端下载沙巴体育客户端下载;在理論方面,有機將DNA特性與數學模型相結合,整個計算模型中含4個并行部分。美國科學院院士Erik Winfree和美國加利福尼亞大學教授Richard Beigel評價為“你們突破性的成果振奮人心”。審稿專家稱該成果是“Adleman開創生物計算后最重要的突破”。

            DNA自組裝方面沙巴体育客户端下载,課題組設計了一種可復用的十字形DNA瓦片結構。DNA瓦片兩兩之間能任意拼接沙巴体育客户端下载,構成大小可控的邏輯陣列。折紙結構上的溝道沙巴体育客户端下载,為納米電路的排布留下了布線空間。該方法大幅減少了所需DNA瓦片的數量,且降低了連接復雜度。相關成果以封面論文發表在2020年7月的國際著名期刊《Nanoscale》上,該成果的第一作者為許進的博士生陳從周,許進為通訊作者。

            另外,許進團隊課題組聚焦DNA計算理論和DNA分子機器,圍繞生物計算沙巴体育客户端下载、自組裝等領域開展研究。設計了非枚舉型的計算模型,可控DNA環陣列,相關成果在IEEE Trans等雜志等上發表,受到英國化學皇家學會的專題報道。

            系列研究得到了科技部國家重點研發計劃、國家自然科學基金重點項目沙巴体育客户端下载、國家自然科學基金多項面上項目資助。

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