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用化学反应网络进行确定性函数计算。 (英语) Zbl 1330.68070号

Stefanovic,Darko(编辑)等人,DNA计算和分子编程。第18届国际会议,DNA 18,丹麦奥胡斯,2012年8月14-17日。诉讼程序。柏林:施普林格出版社(ISBN 978-3-642-32207-5/pbk)。计算机科学课堂讲稿7433,25-42(2012)。
概述:化学反应网络(CRN)正式模拟了混合溶液中的化学。CRN广泛用于描述自然细胞调控网络中发生的信息处理,随着合成生物学的发展,CRN是设计人工分子控制电路的一种很有前途的语言。尽管如此,尽管CRN在自然科学中得到了广泛的应用,但CRN所表现出的计算行为的范围尚不清楚。
研究表明,在允许较小的错误概率的情况下,CRN是高效的图灵通用网络。另一方面,保证收敛于正确答案的CRN已被证明只决定半线性谓词。我们引入了函数的概念,而不是谓词,通过一些分子种类的计数来表示函数(f:mathbb N^{k}\rightarrow\mathbb N ^{l})的输出,即如果CRN以一些“输入”种类的分子(x{1},dots,x{k})开始,CRN保证收敛到具有“输出”物种的(f(x{1},dots,x{k})分子。我们证明了一个函数(f:\mathbbN^{k}\rightarrow\mathbb N^{l})是由一个CRN决定计算的当且仅当它的图((mathbfx,mathbfy)在{mathbbN}^k\ times{mathbb N}^l\|f(mathbfx)=mathbfy})是一个半线性集。
最后,我们证明了在预期时间(O(operatorname{polylog}{mathbfx})内,每个半线性函数(f)都可以在输入(mathbfx)上计算。
关于整个系列,请参见[Zbl 1250.68051号].

MSC公司:

2005年第68季度 计算模型(图灵机等)(MSC2010)
2010年第68季度 计算模式(非确定性、并行、交互式、概率性等)
92C40型 生物化学、分子生物学
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