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高性能计算已广泛应用于国民经济、航空航天、生物信息安全处理等领域，在国民经济和社会生活中发挥着日益重要的作用。然而当前高性能计算面临两个重大问题：第一，摩尔定律所阐述的趋势一直延续至今，来自器件工艺技术等方面的限制将成为难以克服的障碍；第二，科学计算所需要解决的问题越来越复杂，迫切需要新的高性能计算方法、技术和设备。
1994年Adleman教授利用DNA分子作为计算载体通过实验实现了分子计算的构想，他求解了理论计算机界备受关注的一个NP完全问题-汉密尔顿路径问题。Adleman教授所构建的DNA计算模型是一种以DNA分子作为“数据”，以生物酶和生物操作等可控的生化反应作为信息处理工具的新型生物计算模型。Adleman教授的研究工作，引起了世界上各个国家的重视。越来越多从事数学、生物、化学、纳米科学和信息科学的科研人员都投身于这一领域。从目前的研究来看，DNA计算在优化计算、信息安全，特别是求解图与组合优化中的NP-完全问题上具有一种“天然”的优势。
DNA计算机的研究方面主要包括DNA计算机系统结构和功能模块的实现，如存储系统、运算系统、检测系统和控制系统的具体实现，和实用型DNA计算机模型的研究，如图信息处理DNA计算机模型、密码破译的DNA计算机模型等。经过十余年的研究，DNA计算机无论在理论研究与模型设计上，还是在硬件设计与实验实现方面，都取得了很大的进展与突破。
本文阐述DNA计算研究的背景和意义，对DNA编码的国内外研究现状予以简单回顾，总结了DNA计算所面临的挑战并对其前景进行了展望，并独立地介绍了几个计算机科学的重要论题-计算的抽象、逻辑和数学基础。描述了一种称为图的数学结构，它可以对特定集合中对象之间的配对关系建模，介绍了组合逻辑的基础，它用来描述仅仅由现有输入可得到输出的逻辑电路。分析了DNA计算中编码存在的问题，总结了影响编码的因素，进一步介绍了编码问题的约束条件，DNA编码的模型、遗传算法以及DNA结果的评价。另外，优化了DNA计算中线性码构造的方案，构造了DNA计算编码在模型中的应用-实例解决物流问题。这些创新性的成果表明一个新型的信息处理工具-生物计算机的时代即将到来。