[发明专利]一种基于DNA算法自组装的全加器设计方法

权利要求书

1.一种基于DNA算法自组装的全加器设计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：基于DNA自组装技术构建构造刚性三交叉DNA分子；设计全加器的三种类型刚性DNA Tiles，包括输入X类Tiles，输出Y类Tiles和初始化C类Tiles；在预先设定的实验条件下，控制合适温度以及溶液的浓度，保证DNA自组装顺利完成组装；结果提取，寻找出运算完整的自组装结构，分离并提取其中的报告链，根据编码原则读取结果。 

2.如权利要求1所述的基于DNA算法自组装的全加器设计方法，其特征在于，逻辑SUM运算是通过两个异或门组合实现的：首先，输入值I₁和I₂进行异或运算：然后，再与I₃进行异或运算，即而逻辑CARRY运算则是通过一个异或门、两个与门和一个或门组合实现的：首先，输入值I₁和I₂进行异或运算：接着，与I₃进行与运算；同时，输入值I₁和I₂进行与运算：I₁∩I₂；最后，结合前两个步骤计算的逻辑值进行或运算，即： 

3.如权利要求1所述的基于DNA算法自组装的全加器设计方法，其特征在于，执行全加运算的Tile模型为： 

三交叉螺旋抽象成矩形，Tiles之间通过粘性末端进行连接，抽象成几何形状的螺旋没有发夹结构；粘性末端抽象成三角形；分子瓦输出值和输入值分别位在矩形上下两个边上，每一个粘性末端代表一个值，一起构成了用于执行全加运算的组分Tiles集合。 

4.如权利要求3所述的基于DNA算法自组装的全加器设计方法，其特征在于，累积半加运算是由一系列的布尔逻辑输入x₁，x₂，x₃，…，x_n和一系列布尔输出变量和所组成；为执行全加运算，需要两种不同种类的X类Tiles，一种赋值为0，而另一种赋值为1。Tiles赋值为0或者1，在化学意义上，用限制位点PvuII(CAGCTG)表示0，用EcoR V(GATATC)表 示1；输入X类Tiles，Tiles的值位在矩形的左上角，通过左上的粘性末端直接传递值，另外两个粘性末端用于初始化和连接输入值。 

5.如权利要求3所述的基于DNA算法自组装的全加器设计方法，其特征在于，对于全加运算，输出Y是由三个输入X做异或运算而得，即对于一系列的布尔逻辑输入x₁，x₂，x₃，…，x_n和一系列输出变量和这里， 并且当i＞1，和X类Tiles一样，Y类Tiles也有两个值，分别为0和1。 

6.如权利要求5所述的基于DNA算法自组装的全加器设计方法，其特征在于，有两种途径来得到这两个结果：当三个输入之和为1时，其运算输出结果Y为1；当三个输入之和为0时，则其运算输出结果Y为0；Y类Tiles具有五个粘性末端，其中三个粘性末端在矩形的下部，分别代表三个输入值，而另两个粘性末端在矩形的中上和右上部，代表两个输出值：逻辑SUM值位于中上部，逻辑CARRY的值位于右上部；其中两个输出值通过粘性末端直接传递到下一个分子瓦作为输入值，参与下一步的计算；而另一个输入值靠模板链上的x Tiles提供，直接将x Tiles输出值传递到下一步计算中。 

7.如权利要求3所述的基于DNA算法自组装的全加器设计方法，其特征在于，除了X类Tiles和Y类Tiles以外，还需要两个初始化C类Tiles：c₁和c₂用于初始化x₁、y₁和z₁以及连接输入和输出。