可满足性问题生物砖翻转细胞计算模型

摘要

细胞内丰富的信息处理机制和细胞计算的巨并行性一直吸引着科学家构建细胞计算机.科学家利用细胞内的信息处理机制开发了不少模仿简单电子器件功能的细胞计算部件,如细胞布尔逻辑门、细胞记忆单元等,但这些部件没有充分利用细胞计算的巨并行性特点.DNA重组酶Hin能催化DNA片段的翻转反应,通过切换DNA片段的方向来调控基因的表达.该文利用DNA重组酶Hin的这一性质,以合成生物学中广泛使用的生物砖为材料,以大肠杆菌Escherichia coli为宿主细胞,以DNA重组酶Hin为计算工具,构建了一个解决可满足性问题的细胞计算模型.该模型中,每个细胞可独立地生成并判定可满足性问题的一个解,数以亿计的细胞可检查数以亿计的可能解.该模型充分利用细胞计算的巨并行性,显示了细胞计算的巨大潜力.