一種DNA計算機與電子計算機之間的通信模型

DNA計算機中的選擇操作是用來選擇編碼特定信息的DNA片段。一般是將包含特定模式的探針固定于芯片上,被選擇的片段在芯片上與其發(fā)生復(fù)性(Renaturation)操作,最后固定在芯片上的片段就是選擇的片段。復(fù)性是變性過程的逆過程,即兩條完全互補的單鏈在適當(dāng)?shù)臈l件下恢復(fù)到天然雙螺旋結(jié)構(gòu)的過程。熱變性的DNA一般經(jīng)過冷卻后即可復(fù)性。因此,此過程有時也稱退火(Annealing)。復(fù)性溫度一般應(yīng)該比該DNA的解鏈溫度值低20℃~25℃。

對于選擇操作,需要將其解釋成以下幾個獨立的生物操作:操作1:選擇固定有特定模式探針的生物芯片;操作2:將被選擇的片段在該生物芯片上發(fā)生復(fù)性反應(yīng);操作3:在激光誘導(dǎo)熒光檢測儀上通過熒光檢測判斷選擇的結(jié)果。圖4、圖5、圖6分別為層次模型下以上操作的流程圖。圖4　操作1流程圖動作1.0應(yīng)用層:用戶在接口程序發(fā)出選擇操作,例如:選擇操作符號1。動作2.0指令解釋層:逐條解釋生物算法中的每一個描述,將其解釋成分子實驗室中具體的生物操作,包括反應(yīng)名稱和反應(yīng)條件,然后將單個的生物操作依次發(fā)給編碼封裝層,待編碼封裝層返回操作的執(zhí)行狀態(tài)后再發(fā)下一個生物操作,類似于電子計算機中的指令寄存器。動作3.1編碼封裝層(第3層操作1):發(fā)出選擇探針芯片的指令。通過選擇可尋址的生物芯片來實現(xiàn)。動作4.1接口層(第4層操作1):電子計算機通過RS232與DNA計算機進(jìn)行通信。

動作5.1反應(yīng)層(第5層操作1):無生化反應(yīng)。動作6.1反饋層(第6層操作1):相應(yīng)的傳感器接收到確認(rèn)信息,確認(rèn)該操作1完成,并將反饋信息返回到接口層,接口層反饋到編碼封裝層,再發(fā)下一個操作。動作3.2編碼封裝層(第3層操作2):發(fā)出復(fù)性反應(yīng)的指令?？刂葡鄳?yīng)的溫浴儀器先將溫度升高到65℃,然后慢慢冷卻,降溫到20℃。

動作4.2接口層(第4層操作2):電子計算機通過RS232與DNA計算機進(jìn)行通信。動作5.2反應(yīng)層(第5層操作2):相應(yīng)的生化儀器先加熱芯片,然后慢慢冷卻。動作6.2反饋層(第6層操作2):相應(yīng)的傳感器接收到確認(rèn)信息,確認(rèn)該操作2完成,并將確認(rèn)信息返回到接口層,接口層反饋到編碼封裝層,再發(fā)下一個操作。動作3.3編碼封裝層(第3層操作3):指示激光誘導(dǎo)熒光生化檢測儀工作?！〗Y(jié)果優(yōu)先返回給用戶。client request resourcecheck local LDAP Resource-infoif (valid)　reture resultelse　{send QueryAgent to VO Global LDAP Server　query the position if satisfies condition　if (valid){QueryAgent copy itself and move to resource of multi-node　　query local resource of nodereturn resultAgent to local LDAP server}　else　　{send QueryAgent to Global LDAP Server of central domain　　central domain Global LDAP query and confirms the VO of re-source　　central domain send QueryAgent to correlative VO　　return resultAgent to central domain}基于移動Agent的資源發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)本質(zhì)上是分布式的,但是與傳統(tǒng)的基于RPC方式的分布式應(yīng)用相比,移動Agent的遷移不需要保持網(wǎng)絡(luò)的長時間穩(wěn)定連接,這可大大減輕網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷,避免了大量數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳送,從而顯著提高系統(tǒng)執(zhí)行效率和可靠性。4　性能分析

4.1　資源發(fā)現(xiàn)效率和資源質(zhì)量

教育資源中存在著大量的非文本資源。傳統(tǒng)的搜索引擎和主題指南無法對視頻、音頻等多媒體教育資源進(jìn)行標(biāo)引和發(fā)現(xiàn),而元數(shù)據(jù)通過對資源類型的描述,只要用戶在資源檢索時對資源類型進(jìn)行限定即可發(fā)現(xiàn)它們。

因特網(wǎng)上存在大量教育資源,這些資源的質(zhì)量參差不齊,傳統(tǒng)的搜索引擎和主題指南沒法提供一個質(zhì)量評估機制。而這正是教育元數(shù)據(jù)的一個特征,它通過提供教育資源使用者的評估來反映不同資源之間的質(zhì)量差異,有助于用戶發(fā)現(xiàn)高質(zhì)量的教育資源。

4.2　動態(tài)性和擴展性

在網(wǎng)格系統(tǒng)中,資源節(jié)點的信息是動態(tài)變化的,為了保證服務(wù)的可用性,進(jìn)行有效資源查找時必須考慮系統(tǒng)中節(jié)點的動態(tài)變化。

網(wǎng)絡(luò)層采用Globus MDS來組織和管理底層資源,通過調(diào)用虛擬組織Agent中間件部署的Register Agent和Unreg-ister Agent,進(jìn)行虛擬組織的動態(tài)建立并且虛擬組織成員可以隨時加入和離開,具有很大的靈活性,實現(xiàn)了動態(tài)注冊和注銷。通過Upgrade Agent,社區(qū)節(jié)點周期性地向社區(qū)管理節(jié)點發(fā)送更新信息,將變化動態(tài)地反饋給虛擬組織中的LDAP服務(wù)器。同時,各個虛擬組織VO之間定期將目錄服務(wù)器上的資源信息通過LDAP的異步遠(yuǎn)程復(fù)制機制更新到虛擬組織中心域中的LDAP中,這樣就實現(xiàn)資源信息的動態(tài)收集和資源變化的實時反饋。

結(jié)束語　該模型采用教育元數(shù)據(jù)LOM規(guī)范來描述教育資源,使用分類元數(shù)據(jù)的方法,結(jié)合移動Agent的自治性、智能性等特點,具有較高的資源發(fā)現(xiàn)效率和資源質(zhì)量、良好的動態(tài)性和擴展性,基于類別的虛擬社區(qū)劃分,使得資源發(fā)現(xiàn)限定在所屬社區(qū)范圍內(nèi),縮小了搜索空間,減少了資源發(fā)現(xiàn)的響應(yīng)時間,提高了資源發(fā)現(xiàn)的效率。

參考文獻(xiàn)

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