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(lái)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)生復性(Renaturation)操作,最后固定在芯片上的片段就是選擇的片段。復性是變性過(guò)程的逆過(guò)程,即兩條完全互補的單鏈在適當的條件下恢復到天然雙螺旋結構的過(guò)程。熱變性的DNA一般經(jīng)過(guò)冷卻后即可復性。因此,此過(guò)程有時(shí)也稱(chēng)退火(Annealing)。復性溫度一般應該比該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(gè)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)生復性反應;操作3:在激光誘導熒光檢測儀上通過(guò)熒光檢測判斷選擇的結果。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(dòng)作1.0應用層:用戶(hù)在接口程序發(fā)出選擇操作,例如:選擇操作符號1。動(dòng)作2.0指令解釋層:逐條解釋生物算法中的每一個(gè)描述,將其解釋成分子實(shí)驗室中具體的生物操作,包括反應名稱(chēng)和反應條件,然后將單個(gè)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行狀態(tài)后再發(fā)下一個(gè)生物操作,類(lèi)似于電子計算機中的指令寄存器。動(dòng)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(guò)選擇可尋址的生物芯片來(lái)實(shí)現。動(dòng)作4.1接口層(第4層操作1):電子計算機通過(guò)RS232與DNA計算機進(jìn)行通信。

動(dòng)作5.1反應層(第5層操作1):無(wú)生化反應。動(dòng)作6.1反饋層(第6層操作1):相應的傳感器接收到確認信息,確認該操作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(gè)操作。動(dòng)作3.2編碼封裝層(第3層操作2):發(fā)出復性反應的指令?？刂葡鄳臏卦x器先將溫度升高到65℃,然后慢慢冷卻,降溫到20℃。

動(dòng)作4.2接口層(第4層操作2):電子計算機通過(guò)RS232與DNA計算機進(jìn)行通信。動(dòng)作5.2反應層(第5層操作2):相應的生化儀器先加熱芯片,然后慢慢冷卻。動(dòng)作6.2反饋層(第6層操作2):相應的傳感器接收到確認信息,確認該操作2完成,并將確認信息返回到接口層,接口層反饋到編碼封裝層,再發(fā)下一個(gè)操作。動(dòng)作3.3編碼封裝層(第3層操作3):指示激光誘導熒光生化檢測儀工作?！〗Y果優(yōu)先返回給用戶(hù)。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(dòng)Agent的資源發(fā)現系統本質(zhì)上是分布式的,但是與傳統的基于RPC方式的分布式應用相比,移動(dòng)Agent的遷移不需要保持網(wǎng)絡(luò )的長(cháng)時(shí)間穩定連接,這可大大減輕網(wǎng)絡(luò )負荷,避免了大量數據的網(wǎng)絡(luò )傳送,從而顯著(zhù)提高系統執行效率和可靠性。4　性能分析

4.1　資源發(fā)現效率和資源質(zhì)量

教育資源中存在著(zhù)大量的非文本資源。傳統的搜索引擎和主題指南無(wú)法對視頻、音頻等多媒體教育資源進(jìn)行標引和發(fā)現,而元數據通過(guò)對資源類(lèi)型的描述,只要用戶(hù)在資源檢索時(shí)對資源類(lèi)型進(jìn)行限定即可發(fā)現它們。

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,傳統的搜索引擎和主題指南沒(méi)法提供一個(gè)質(zhì)量評估機制。而這正是教育元數據的一個(gè)特征,它通過(guò)提供教育資源使用者的評估來(lái)反映不同資源之間的質(zhì)量差異,有助于用戶(hù)發(fā)現高質(zhì)量的教育資源。

4.2　動(dòng)態(tài)性和擴展性

在網(wǎng)格系統中,資源節點(diǎn)的信息是動(dòng)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(shí)必須考慮系統中節點(diǎn)的動(dòng)態(tài)變化。

網(wǎng)絡(luò )層采用Globus MDS來(lái)組織和管理底層資源,通過(guò)調用虛擬組織Agent中間件部署的Register Agent和Unreg-ister Agent,進(jìn)行虛擬組織的動(dòng)態(tài)建立并且虛擬組織成員可以隨時(shí)加入和離開(kāi),具有很大的靈活性,實(shí)現了動(dòng)態(tài)注冊和注銷(xiāo)。通過(guò)Upgrade Agent,社區節點(diǎn)周期性地向社區管理節點(diǎn)發(fā)送更新信息,將變化動(dòng)態(tài)地反饋給虛擬組織中的LDAP服務(wù)器。同時(shí),各個(gè)虛擬組織VO之間定期將目錄服務(wù)器上的資源信息通過(guò)LDAP的異步遠程復制機制更新到虛擬組織中心域中的LDAP中,這樣就實(shí)現資源信息的動(dòng)態(tài)收集和資源變化的實(shí)時(shí)反饋。

結束語(yǔ)　該模型采用教育元數據LOM規范來(lái)描述教育資源,使用分類(lèi)元數據的方法,結合移動(dòng)Agent的自治性、智能性等特點(diǎn),具有較高的資源發(fā)現效率和資源質(zhì)量、良好的動(dòng)態(tài)性和擴展性,基于類(lèi)別的虛擬社區劃分,使得資源發(fā)現限定在所屬社區范圍內,縮小了搜索空間,減少了資源發(fā)現的響應時(shí)間,提高了資源發(fā)現的效率。

參考文獻

1虞惠達,朱慶華.元數據在教育資源發(fā)現中的應用[J].中國圖書(shū)館學(xué)報,2005(2)

2 Fukuda M,Tanaka Y,Suzuk N.A Mobile-Agent-Based PC Grid[A].In: Autonomic Computing Workshop [C]. Seattle, USA:[s.n.],2003.142~150

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