DNA計(jì)算在創(chuàng)新設(shè)計(jì)中的研究與應(yīng)用.pdf

1、DNA計(jì)算作為一種新的生物計(jì)算模型,它以DNA分子作為計(jì)算介質(zhì),以生物化學(xué)反應(yīng)作為計(jì)算工具.DNA計(jì)算具有運(yùn)算速度快、高度并行性和存儲(chǔ)信息量巨大等優(yōu)點(diǎn),具有廣闊的研究前景.創(chuàng)新設(shè)計(jì)是一種創(chuàng)造性的實(shí)踐活動(dòng),從本質(zhì)上來說是一種先輸入在輸出的過程.一個(gè)優(yōu)秀的設(shè)計(jì)是由許多部分組成,在組合的過程中,最優(yōu)的個(gè)體組合往往不能達(dá)到最優(yōu)秀的效果.以往依靠設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)解決此類問題,但是這種辦法效率很低.如果將此類組合問題的設(shè)計(jì)要求看作問題的約束條件,設(shè)計(jì)

2、的目的轉(zhuǎn)化為符合條件的最優(yōu)解,那么此類組合問題就轉(zhuǎn)化為一個(gè)組合優(yōu)化問題.采用DNA計(jì)算可以快速高效解決相應(yīng)問題.
　　本文從DNA計(jì)算的編碼問題入手. DNA計(jì)算中,編碼問題是計(jì)算的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一.為了提高計(jì)算的有效性和可靠性,本文提出了一種基于模擬退火遺傳算法的DNA編碼算法.分析了DNA編碼需要滿足的約束條件,選擇適當(dāng)?shù)募s束條件,并建立相應(yīng)的數(shù)序模型.采用模擬退火與遺傳算法結(jié)合的方法解決多目標(biāo)優(yōu)化問題.將實(shí)驗(yàn)結(jié)果同已有序列結(jié)果

3、進(jìn)行對(duì)比,證明該方法的有效性,并將該方法應(yīng)用于創(chuàng)新設(shè)計(jì)中的編碼中.
　　一個(gè)產(chǎn)品在經(jīng)歷構(gòu)思、概念設(shè)計(jì)、建模和實(shí)際制造出來需要很多過程.在產(chǎn)品產(chǎn)生初步的構(gòu)思并進(jìn)入設(shè)計(jì)階段的過程中需要大量擁有多年設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)人員的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和智慧.這個(gè)過程要根據(jù)用戶的需要,建立需求模型、并用規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的方式將部件的特性和功能準(zhǔn)確的表達(dá).如果一個(gè)有n個(gè)部件的設(shè)計(jì)產(chǎn)品,每個(gè)部件有m個(gè)選擇,那么就有mn種選擇.采用數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)的方法,根據(jù)實(shí)際的部件組合和部件屬性

4、,建立相適應(yīng)的映射模型;進(jìn)而將映射與功能一一對(duì)應(yīng),轉(zhuǎn)為滿足設(shè)計(jì)需求的含有特定限制的設(shè)計(jì)解.改進(jìn)了一種基于骨骼結(jié)構(gòu)來分析實(shí)體模型的方法,增加了骨骼弧度作參數(shù)來描述實(shí)體.通過骨骼結(jié)構(gòu)的方法,將設(shè)計(jì)實(shí)體分解為若干部件組裝問題,將創(chuàng)新設(shè)計(jì)中的部件裝備模型抽象為普通的組合問題,進(jìn)一步延伸為基本的NP問題模型.
　　在深入探討DNA計(jì)算的原理,方法和計(jì)算模型的基礎(chǔ)上,提出了一種用DNA計(jì)算來解決抽象出的組合優(yōu)化問題的方法.以吊燈設(shè)計(jì)的實(shí)例,詳