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用于信息加密的分子自动机的编码研究
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2009-09-08
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利用 DNA 计算的方法构造的分子自动机是一种纳米尺度的计算机构，它能在
纳米尺度进行高度并行的逻辑、推理等运算，从而实现自动机的功能，是一种DNA 计算
和纳米计算的新模型。由于有限自动机可以用于信息加密和解密，因此分子有限自动机也可以实现类似的功能。通过对分子有限自动机进行合理的编码，可实现一种新型信息加密和解密的方法。
关键词：分子自动机；信息加密；DNA 计算
1973 年，Bennet 设想了制造一种用酶来催化的图灵机[1]，它能够以极低的能量代价在遗传物质如DNA 上执行预设的计算过程。但是限于当时技术发展水平，这一思想无法在实验中得到验证，也没有引起人们的重视。2001 年以色列的Yaakov Benenson 等人在此思想基础上实现了具有状态转移功能的分子有限状态自动机[2]，该分子自动机由DNA 分子和酶组成，在试管中进行运算。其中DNA 分子包括输入分子和状态转移分子2 种，并可以通过选择状态转移分子来实现可编程计算。这就使得自动机的功能在DNA 分子上得以实现，从而为开发具有普遍意义的分子计算机提供了一种新的思路。国内则相继提出了多种分子自动机模型以及一些相关的检测技术[3][4][5]。
由于分子自动机可以在纳米尺度执行计算，因此虽然其计算能力还很低，但是有望应
用于一些特殊的场合，如疾病的自动诊断与治疗[6]，因此有着广阔的应用前景。短短几年间国内外有为数众多的文献对分子自动机理论模型、编码、实验操作和实际应用等进行了多方面的探讨。本文利用分子自动机方法构造了一种信息加密解密的方法。
纳米尺度进行高度并行的逻辑、推理等运算，从而实现自动机的功能，是一种DNA 计算
和纳米计算的新模型。由于有限自动机可以用于信息加密和解密，因此分子有限自动机也可以实现类似的功能。通过对分子有限自动机进行合理的编码，可实现一种新型信息加密和解密的方法。
关键词：分子自动机；信息加密；DNA 计算
1973 年，Bennet 设想了制造一种用酶来催化的图灵机[1]，它能够以极低的能量代价在遗传物质如DNA 上执行预设的计算过程。但是限于当时技术发展水平，这一思想无法在实验中得到验证，也没有引起人们的重视。2001 年以色列的Yaakov Benenson 等人在此思想基础上实现了具有状态转移功能的分子有限状态自动机[2]，该分子自动机由DNA 分子和酶组成，在试管中进行运算。其中DNA 分子包括输入分子和状态转移分子2 种，并可以通过选择状态转移分子来实现可编程计算。这就使得自动机的功能在DNA 分子上得以实现，从而为开发具有普遍意义的分子计算机提供了一种新的思路。国内则相继提出了多种分子自动机模型以及一些相关的检测技术[3][4][5]。
由于分子自动机可以在纳米尺度执行计算，因此虽然其计算能力还很低，但是有望应
用于一些特殊的场合，如疾病的自动诊断与治疗[6]，因此有着广阔的应用前景。短短几年间国内外有为数众多的文献对分子自动机理论模型、编码、实验操作和实际应用等进行了多方面的探讨。本文利用分子自动机方法构造了一种信息加密解密的方法。
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