一种生物计算机的四进制编码方法与流程

本发明主要涉及生物计算机领域，特指一种生物计算机的四进制编码方法。

背景技术：

生物计算机是全球高科技领域最具活力和发展潜力的一门学科，它的主要原材料是生物工程技术产生的蛋白质分子，并以此作为生物芯片。生物计算机芯片本身还具有并行处理的功能，其运算速度要比当今最新一代的计算机快10万倍，能量消耗仅相当于普通计算机的十亿分之一，存储信息的空间仅占百亿亿分之一。因此，研究适用于生物计算机的四进制编码方法具有重要的价值。

技术实现要素：

本发明需解决的技术问题是：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种利用蛋白质作为芯片基底、采用含四种基因碱基的脱氧核苷酸编码四进制数、适用于生物计算机的四进制编码方法。

为了解决上述问题，本发明提出的解决方案为：一种生物计算机的四进制编码方法，它包括以下步骤，

s1、制作蛋白质基底芯片；

s2、将四种碱基与四进制数建立一一映射关系；

所述腺嘌呤a、胸腺嘧啶t、胞嘧啶c和鸟嘌呤g分别描述四进制中的0、1、2和3；

s3、所述单链dna片段通过碱基配对原则实施逻辑运算；

s4、依次读取单链dna片段上的碱基，并翻译成四进制数。

采用生物探针装设染色后的自由腺嘌呤a、胸腺嘧啶t、胞嘧啶c和鸟嘌呤g，按照人类基因配对规则“腺嘌呤a与胸腺嘧啶t配对，胞嘧啶c和鸟嘌呤g配对”依次翻译单链dna上各个脱氧核苷酸所代表的四进制数。

所述步骤s1包括如下子步骤，

s11、采用蛋白质分子作为芯片基底材料，其上设有具有一定碱基数目的单链dna片段，以及dna分割酶、dna活性酶，四种自由含氮碱基；

s12、所述dna片段由一定数目的脱氧核苷酸组成，每分子脱氧核苷酸由一分子含氮碱基、一分子磷酸和一分子脱氧核糖通过脱水缩合而成；

s13、所述四种含氮碱基包括腺嘌呤a、胸腺嘧啶t、胞嘧啶c和鸟嘌呤g。

所述步骤s3包括如下子步骤，

s31、在单链dna片段周围放置可以发生微小位移的自由脱氧核苷酸分子；

s32、在dna分割酶的作用下，所述单链dna片段上任何一位碱基均可被基因编辑掉；

s32、在dna活性酶的作用下，所述单链dna片段上被编辑掉的任何一位碱基均可由其配对碱基补上；

s33、所述单链dna片段表达的四进制数通过碱基修改实施相应的数学运算。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

(1)本发明的一种生物计算机的四进制编码方法，由于采用了蛋白质作为芯片基底，有效防止了运算过程中的电磁干扰，增加了数字运算的稳定性和可靠性。

(2)本发明的一种生物计算机的四进制编码方法，采用含四种碱基的脱氧核苷酸组成一定数目的dna分子片段，在生物酶的作用下实施快速生物计算，通过dna分子碱基不同的排列次序作为计算机的原始数据，实现了超强的四进制并行处理，显著提高了cpu的计算速度。

附图说明

图1是本发明的一种生物计算机的四进制编码方法的流程示意图。

图2本发明的单链dna片段的四进制运算与读取原理图。

图中，1—腺嘌呤a，2—胸腺嘧啶t，3—胞嘧啶c，4—鸟嘌呤g。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1所示，一种生物计算机的四进制编码方法，它包括以下步骤，

s1、制作蛋白质基底芯片；

s2、将四种碱基与四进制数建立一一映射关系；

腺嘌呤a、胸腺嘧啶t、胞嘧啶c和鸟嘌呤g分别描述四进制中的0、1、2和3；

s3、单链dna片段通过碱基配对原则实施逻辑运算；

s4、依次读取单链dna片段上的碱基，并翻译成四进制数。

采用生物探针装设染色后的自由腺嘌呤a、胸腺嘧啶t、胞嘧啶c和鸟嘌呤g，按照人类基因配对规则“腺嘌呤a与胸腺嘧啶t配对，胞嘧啶c和鸟嘌呤g配对”依次翻译单链dna上各个脱氧核苷酸所代表的四进制数。

步骤s1包括如下子步骤，

s11、采用蛋白质分子作为芯片基底材料，其上设有具有一定碱基数目的单链dna片段，以及dna分割酶、dna活性酶，四种自由含氮碱基；

s12、dna片段由一定数目的脱氧核苷酸组成，每分子脱氧核苷酸由一分子含氮碱基、一分子磷酸和一分子脱氧核糖通过脱水缩合而成；

s13、四种含氮碱基包括腺嘌呤a、胸腺嘧啶t、胞嘧啶c和鸟嘌呤g。

步骤s3包括如下子步骤，

s31、在单链dna片段周围放置可以发生微小位移的自由脱氧核苷酸分子；

s32、在dna分割酶的作用下，单链dna片段上任何一位碱基均可被基因编辑掉；

s32、在dna活性酶的作用下，单链dna片段上被编辑掉的任何一位碱基均可由其配对碱基补上；

s33、单链dna片段表达的四进制数通过碱基修改实施相应的数学运算。

参见图2所示，腺嘌呤a、胸腺嘧啶t、胞嘧啶c和鸟嘌呤g分别描述四进制中的0、1、2和3；不妨设dna片段初始数据为(32233210)4，其中第4位的鸟嘌呤g4需要改变为胸腺嘧啶t2，第7位胸腺嘧啶t2需要改变为腺嘌呤a1，即初始数据需要修改为(30231210)4，此时dna片段在生物酶的作用下，利用dna分割酶同时对第4位和第7位基因修剪掉，并从利用dna活性酶周围环境中组装胸腺嘧啶t2和腺嘌呤a1；即图2中编辑后的dna片段；最后，采用生物探针装设染色后的自由腺嘌呤a、胸腺嘧啶t、胞嘧啶c和鸟嘌呤g，按照人类基因配对规则配对，并依次翻译单链dna上各个脱氧核苷酸所代表的四进制数，这里生物探针上的自由腺嘌呤a、胸腺嘧啶t、胞嘧啶c和鸟嘌呤g分别代表四进制数中的1、0、3和2，即生物探针上自由的碱基脱氧核苷酸的编码方法与dna片段上的编码互补。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种生物计算机的四进制编码方法，属于生物计算机领域。它包括制作蛋白质基底芯片；将四种碱基与四进制数建立一一映射关系；单链DNA片段通过碱基配对原则实施逻辑运算；依次读取单链DNA片段上的碱基，并翻译成四进制数。本发明是一种利用蛋白质作为芯片基底、采用含四种基因碱基的脱氧核苷酸编码四进制数、适用于生物计算机的四进制编码方法。

技术研发人员：班书昊;李晓艳;蒋学东
受保护的技术使用者：常州大学
技术研发日：2018.06.04
技术公布日：2018.11.02