构建DNA计算系统：上下文插入/切割模型及图灵机表达

本文探讨了一种创新的DNA计算系统模型，旨在构建以载体分子为核心的DNA计算平台。该模型基于上下文的插入/删除机制，将线性的DNA分子扩展到环形质粒结构中，这是为了模拟生物体内的基因重组过程，这种过程在遗传工程和生物技术中有重要作用。模型的核心在于利用剪接系统理论，研究单一限制性内切酶在DNA序列中的插入和切割操作。内切酶的精确识别和切割特定的DNA序列是DNA计算中的关键步骤，它决定了计算的效率和精度。 通过构建这样的模型，研究人员能够模拟并理解这些复杂生物化学过程在计算逻辑上的表现。作者范忠骏、王波和叶林深入探讨了如何将这种生物学操作映射到抽象的计算模型上，以便于设计和实现复杂的DNA算法。他们证明了这种基于插入/切割操作的DNA计算模型具有图灵机的表达能力，这意味着它可以模拟任何可计算的问题，从而验证了其理论上的通用计算能力。 这项研究不仅对于理解DNA计算的基本原理有重要意义，还可能为开发新型的生物信息处理方法和分子计算技术提供理论支持。此外，论文还提到了资助来源，包括上海市重点学科建设项目和上海市教委基金项目，这表明了该领域的学术关注和支持。 这篇文章通过对DNA分子的微观操作进行系统化的数学建模，展示了DNA计算的潜在可能性，并为未来在生物信息学、遗传工程和计算机科学的交叉领域开辟了新的研究方向。