DNA計算在創(chuàng)新設計中的研究與應用.pdf

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

2、的目的轉化為符合條件的最優(yōu)解,那么此類組合問題就轉化為一個組合優(yōu)化問題.采用DNA計算可以快速高效解決相應問題.
　　本文從DNA計算的編碼問題入手. DNA計算中,編碼問題是計算的重點和難點之一.為了提高計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,選擇適當的約束條件,并建立相應的數序模型.采用模擬退火與遺傳算法結合的方法解決多目標優(yōu)化問題.將實驗結果同已有序列結果

3、進行對比,證明該方法的有效性,并將該方法應用于創(chuàng)新設計中的編碼中.
　　一個產品在經歷構思、概念設計、建模和實際制造出來需要很多過程.在產品產生初步的構思并進入設計階段的過程中需要大量擁有多年設計經驗人員的設計經驗和智慧.這個過程要根據用戶的需要,建立需求模型、并用規(guī)范和標準的方式將部件的特性和功能準確的表達.如果一個有n個部件的設計產品,每個部件有m個選擇,那么就有mn種選擇.采用數學和計算機的方法,根據實際的部件組合和部件屬性

4、,建立相適應的映射模型;進而將映射與功能一一對應,轉為滿足設計需求的含有特定限制的設計解.改進了一種基于骨骼結構來分析實體模型的方法,增加了骨骼弧度作參數來描述實體.通過骨骼結構的方法,將設計實體分解為若干部件組裝問題,將創(chuàng)新設計中的部件裝備模型抽象為普通的組合問題,進一步延伸為基本的NP問題模型.
　　在深入探討DNA計算的原理,方法和計算模型的基礎上,提出了一種用DNA計算來解決抽象出的組合優(yōu)化問題的方法.以吊燈設計的實例,詳