本发明涉及一种数据处理装置及数据处理方法 。 背景技术

目前的计算机模型都是图灵机模型。 图灵机的基本功能是： 图灵机 每次操作是让针头向左或向右每次移动一个格 子， 并将格子中的数据擦 掉， 写上自己所需要的数据。 从拓朴结构来看， 图灵机每运行一次的拓 朴结构是长度为 1 的路， 即为这簇图集中某图一条边， 可见， 图灵机模 型是在一次图灵运算中， 仅处理一对相邻的数据， 因此其处理众多的大 数据的效率低、 结果不准确， 特别是在解决众多 NP-完全问题时， 该问题 更为突出。

在社会需求方面， 诸如任务规划问题、 船迹规划问题， 调度问题等， 特别是密码分析问题一直是我国的重点研究领 域。 目前几乎所有的密码 系统都是基于当今图灵机模型的电子计算机来 设计的， 由于图灵机模型 下的电子计算机能力所限， 即使釆用当今最快速度的巨型计算机也无法 撼动现有的密码体系。

目前， 提出了仿生计算 (人工神经网络、 进化计算、 PSO计算等)、 光 计算、 量子计算及生物计算等。 而目前所有的仿生计算均依靠电子计算 机来实现； 光计算的计算模型就是图灵机模型， 但实现的材料是光器件， 因此，很难超越当今的电子计算机； 量子计算在处理 NP完全问题时的最 好结果是： 若在图灵机下算法复杂度是 n， 则量子计算可将复杂度降低为 Vn这就是说： 量子计算模型实际上仍没有超越图灵机模型。

可见， 目前的数据计算均无法高效、 准确的解决 NP完全问题。 发明内容

本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地 解决上述问题的数据 处理装置及数据处理方法。

第一方面， 本发明提供一种数据处理装置， 所述装置包括： 处理指 令输入模块、 控制器、 第一可控开关、 第二可控开关、 检测器、 第一容 、 弟一谷 口弟二谷^^

其中， 所述第一容器用于放置第一反应物， 第二容器用于放置第二 反应物， 第三容器用于放置使所述第一反应物和第二反 应物反应的反应 介质， 所述检测器的检测端与所述第三容器对应设置 ； 所述处理指令输 入模块连接所述控制器， 所述第一容器和第二容器均与所述第三容器连 通， 在所述第一容器和第三容器的连接通路上设置 所述第一可控开关， 在所述第二容器和第三容器的连接通路上设置 所述第二可控开关， 所述 控制器分别连接所述第一可控开关和所述第二 可控开关， 所述控制器还 连接所述检测器；

所述处理指令输入模块， 用于向所述控制器输入处理指令； 所述第一可控开关， 用于根据所述控制器发送的第一打开控制指令 打开， 以使所述第一容器中预先存储的第一反应物进 入所述第三容器； 所述第一反应物为根据待处理数据以及所述待 处理数据之间的连接关系 制作的；

所述第二可控开关， 用于根据所述控制器发送的第二打开控制指令 打开， 以使所述第二容器内预先存储的第二反应物进 入所述第三容器中 与所述第一反应物在所述第三容器中预先存储 的反应介质的作用下反应 生成聚合体； 所述第二反应物为根据所述第一反应物制作的 ， 所述第二 反应物与所述第一反应物匹配；

所述检测器， 用于根据所述控制器发送的检测指令对所述聚 合体进 行检测， 以获得检测结果， 并将所述检测结果发送给所述控制器；

所述控制器， 用于根据所述处理指令， 向所述第一可控开关发送所 述第一打开控制指令、 向所述第二可控开关发送所述第二打开控制指 令、 在向所述第一可控开关发送第一打开控制指令 或向所述第二可控开关发 送所述第二打开控制指令达到预设时间时， 向所述检测器发送所述检测 指令， 以及， 在接收到所述检测器发送的所述检测结果时， 根据所述检 测结果确定聚合体是否为处理结果。

优选的， 所述装置还包括： 数据获取装置和反应物制作装置； 所述数据获取装置和所述反应物制作装置均与 所述控制器连接； 所述数据获取装置， 用于获取待处理数据， 并将所述待处理数据发 送给所述控制器； 连接关系， 向所述反应物制作装置发送控制指令；

所述反应物制作装置， 用于根据所述控制指令制作第一反应物和所 述第二反应物。

优选的， 所述第一反应物包括纳米颗粒和连接在所述纳 米颗粒上的 多种 DNA单链， 所述第一反应物的多种 DNA单链中的每种 DNA单链 设置在所述第一反应物的纳米颗粒的同一连通 区域上；

所述第二反应物包括纳米颗粒和连接在所述纳 米颗粒上的多种 DNA 单链， 所述第二反应物的多种 DNA单链中的每种 DNA单链设置在所述 第二反应物的纳米颗粒的同一连通区域上； 所述多种 DNA单链为具有多种 DNA序列的 DNA单链。

优选的， 所述反应介质为聚合酶。

优选的， 所述第三容器为 PE容器或玻璃容器。

优选的， 所述检测器为原子力显微镜 AFM或扫描电镜。

第二方面， 本发明还提供一种基于所述数据处理装置的数 据处理方 法， 包括：

所述处理指令输入模块向所述控制器输入处理 指令；

所述控制器根据所述处理指令， 向所述第一可控开关发送第一打开 控制指令， 并向所述第二可控开关发送第二打开控制指令 ；

所述第一可控开关根据所述第一打开控制指令 打开， 以使所述第一 容器中预先存储的第一反应物进入所述第三容 器； 所述第一反应物为根 据待处理数据以及所述待处理数据之间的连接 关系制作的；

所述第二可控开关根据所述第二打开控制指令 打开， 以使所述第二 容器内预先存储的第二反应物进入所述第三容 器中与所述第一反应物在 二反应物为根据所述第一反应物制作的， 所述第二反应物与所述第一反 应物匹配；

所述控制器在向所述第一可控开关发送第一打 开控制指令或向所述 第二可控开关发送第二打开控制指令达到预设 时间时， 向所述检测器发 送检测指令；

所述检测器根据所述检测指令对所述聚合体进 行检测， 以获得检测 结果， 并将所述检测结果发送给所述控制器；

所述控制器在接收到所述检测器发送的检测结 果时， 根据所述检测 结果确定聚合体是否为处理结果。

优选的， 所述处理指令输入模块向所述控制器输入处理 指令之前， 所述方法还包括： 所述数据获取装置获取待处理数据， 并将所述待处理数据发送给所 述控制器；

所述控制器根据所述待处理数据以及所述待处 理数据之间的连接关 系， 向所述反应物制作装置发送控制指令；

所述反应物制作装置根据所述控制指令制作第 一反应物和所述第二 反应物。

优选的， 所述控制器根据所述待处理数据以及所述待处 理数据之间 的连接关系， 向所述反应物制作装置发送控制指令， 包括：

所述控制器将所述待处理数据中的每个数据作 为顶点、 所述待处理 数据之间的连接关系作无向边构建简单无向图 ；

获取所述简单无向图中任一顶点的顶点覆盖集 的二长路并集； 根据所述顶点覆盖集的二长路并集向所述反应 物制作装置发送控制 指令。

优选的， 所述预设时间为 10-15微秒。

由上述技术方案可知， 在本发明的一次处理中， 基于放置模式为空 间自由放置模式的第一反应物， 在第二反应物和第一反应物反应时， 第 二反应物可和任意一对第一反应物直接进行信 息处理， 只需要一次运算 即可求出问题的全部解， 相对于目前的图灵机模式的只处理相邻数据的 问题的处理模式， 处理效率高， 且得到的结果更全面和准确。 附图说明

图 1为本发明一实施例提供的数据处理装置的结� �示意图； 图 2a为本发明的数据的结构示意图：

图 2b为本发明的数据胞的结构示意图；

图 3为本发明数据处理过程的示意图；

图 4为本发明一实施例提供的数据处理方法的流� �图； 图 5a为以 ^v '为中心的二长路构成的并集的示意图；

图 5b为一个 8阶图；

图 5c和图 5d为利用本发明的方法求图 5b中的 8阶图的 Hamilton圈 的两个真解。

具体实施方式

下面结合附图和实施例， 对本发明的具体实施方式作进一步详细描 述。 以下实施例用于说明本发明， 但不用来限制本发明的范围。

图 1示出了本发明一实施例提供的一种数据处理� �置的结构示意图。 如图 1 所示， 本实施例的一种数据处理装置， 所述装置包括： 处理 指令输入模块 11、 控制器 12、 第一可控开关 17、 第二可控开关 18、 检 测器 16、 第一容器 13、 第二容器 14和第三容器 15 ;

其中， 所述第一容器 13用于放置第一反应物， 第二容器 14用于放 置第二反应物， 第三容器 15用于放置使所述第一反应物和第二反应物反 应的反应介质， 所述检测器 16的检测端与所述第三容器 15对应设置； 所述处理指令输入模块 11连接所述控制器 12， 所述第一容器 13和第二 容器 14均与所述第三容器 15连通， 在所述第一容器 13和第三容器 15 的连接通路上设置所述第一可控开关 17，在所述第二容器 14和第三容器 15的连接通路上设置所述第二可控开关 18， 所述控制器 12分别连接所 述第一可控开关 17和所述第二可控开关 18， 所述控制器 12还连接所述 检测器 16;

所述处理指令输入模块 11， 用于向所述控制器 12输入处理指令； 所述第一可控开关 17，用于根据所述控制器 12发送的第一打开控制 指令打开， 以使所述第一容器 13中预先存储的第一反应物进入所述第三 容器 15 ; 所述第一反应物为根据待处理数据

连接关系制作的； 所述第二可控开关 18，用于根据所述控制器 12发送的第二打开控制 指令打开， 以使所述第二容器 14内预先存储的第二反应物进入所述第三 容器 15中与所述第一反应物在所述第三容器 15中预先存储的反应介质 的作用下反应生成聚合体； 所述第二反应物为根据所述第一反应物制作 的， 所述第二反应物与所述第一反应物匹配；

所述检测器 16，用于根据所述控制器 12发送的检测指令对所述聚合 体进行检测， 以获得检测结果， 并将所述检测结果发送给所述控制器 12; 所述控制器 12， 用于根据所述处理指令， 向所述第一可控开关 17发 送所述第一打开控制指令、 向所述第二可控开关 18发送所述第二打开控 制指令、 在向所述第一可控开关 17发送第一打开控制指令或向所述第二 可控开关 18发送所述第二打开控制指令达到预设时间时� �� 向所述检测器

16发送所述检测指令， 以及，在接收到所述检测器 16发送的所述检测结 果时， 根据所述检测结果确定聚合体是否为处理结果 。

下面介绍上述第一容器 13、 第二容器 14、第三容器 15和检测器 16。

1、 第一容器 13 (可以称为数据库）：

数据库 X内可包含由〃个非空子集 ，^，一， ， 即其中每个子集 称为 X的一个数据池， 该数据池中只存放一种 "连接型" 的数据 ^， 如 图 2a、 图 2b所示。可表示为 X = { ,¾, · · ·,■¾}。数据 ^由两个部分构成： 一个称为数据胞， 另一个称为数据纤维。 数据胞只有一个； 数据纤维有

(注 : Α·≠0可以等于 也可不等于 种： 分别记为 x , xf , - - - , x '， 其中每种数据纤维； ^在该数据中含有海量个相同的拷 贝。 数据胞与数据纤维相连接， 相同种类的数据纤维被连接在同一连通 区域。 如图 2a给出了数据 的结构示意图： 用一小球表示数据胞 (如图 2b所示)， 小球的一个区域表示同类的数据纤维 (如图 2b所示)， 用不同线 型表示 A.种不同的数据纤维。

2、 第二容器 14 (可以称为探针库）： 探针库内的探针（即本发明的第二反应物）是 用于寻找某两个数据 (即本发明的第一反应物）， 并把这两个数据关联起来的 "粘合剂"。 确切 定义如下：

设 X；与 X 是两个数据纤维， x 与 X「的探针， 记作 ， 是指 能满足下列 3个条件的算子 (可将此算子称为探针算子)：

r ^ 在计算平台 A中能准确地找到 X ¹ · 与 X ， 把此条件称为相 邻性；

τ ^χ ' 在计算平台 中能且只能找到 χ 与 χ「，把此条件称为唯一 性；

在找到这两个数据纤维的同时能实施具有某种 属性的探针算子 (如连 接算子、 传递算子等)， 其结果记作 ， 把此条件称为可探针性。

若数据库中的两个数据纤维；^与；^之间存在� ��针^^ ，则称 与 X 是可探针的， 并把 与 χ「称为探针^^^的探针对象， 同时称 数据 χ _ζ 与 x _t 是可探针的；否则，称 X 与 X 是不可探针的，并称 与 x _t 是不可探针的。 设 X' d， 用 (X')表示 X'中所有可探针数据对对应的 探针子集， 称为 X'的探针子集。

下面， 分别给出连接算子的定义与特性。

一个关于 X I ¹ 与 χ ΐ 的探针算子 ^ 称为连接算子， 记作 ¾ i t^， 是 指在计算平台 上能够找到两个目的数据纤维 X 与 χ ， 并能把这两 个纤维连接在一起的探针算子。 这个定义可形象地在图 3 中给予解释。 图 3中给出了 与 X _t 数据结构图示； 图 3中形象地给出了 χ 与 χ 的 连接算子， 可视为数据纤维；^的右半部分与数据纤维 的左半部分数 据的合成数据的补，该补具有吸附连接；^与 χΤ的能力，使得它可以将 这两个数据纤维 X 与 X 连接在一起， 自然也将数据 与 x _t 连接在一 起， 更确切地讲， 是通过数据纤维 χ 与 X 连接在一起。 把此连接算子 作用后的结果记为 , ^χ ' ^χ '

I ^ I Ο I. ⁷ I ) X X

I I ， x. _Xf ^

I t 表示数据 ^ ¹ 与 ^通过它们纤维 I 与 x t 之间的算子 i t 作用后连接在一起。

把可由连接算子进行信息处理的数据纤维称为 连接型数据纤维， 并 把相应的数据称为连接型数据。 在本文中所言的连接型数据通常是指， 该数据上的所有数据纤维均为连接型数据纤维 。

3、 第三容器 15 (可以称为计算平台）

计算平台， 记作 ， 把经过探针运算（即在第三容器 15中的第一反 应物和第二反应物反应的过程）后的两个数据 与相应的探针一起的聚合 体称为 2-数据聚合体。 进而， 另一个数据与 2-数据聚合体中的一个数据 可探针， 并经过探针运算后的聚合体称为 3-数据聚合体， 进而， 把经过 若干次探针运算， 且含有 m (> 2)个数据的一个聚合体称为 m -数据聚合 体， 或称阶数为 的数据聚合体。 通常用 M或带有下标的 M,来表示， 并用 I M I表示 M的阶数。 特别， 将一个数据称为 1-数据聚合体。

计算平台 A具有如下 2个基本功能：

基本功能 1. 高聚合性。 当一个探针^ 进入计算平台 上时， 该 探针总是寻找能产生高阶多探针数据聚合体的 两个目的数据纤维^与 .更细而言， 有如下几种选择情况：

若 , Μ ₂ , Μ ₃ 是计算平台 上的 3个数据聚合体， 上含^，且 Μ ₂ 与 Μ ₃ 中均含 ， χ 与 χ 是可探针的，则当 Ι Μ ₂ Ι>Ι Μ ₃ Ι时，计算平台 下， ¾^会选择 Mi上的 与 Μ ₂ 中的 进行基本探针运算；

若 ¾^只能在 Μ与 Μ ₂ 这两个数据聚合体上进行基本探针运算， 则 当 I Ι>1 M ₂ I时，在 会选择在 M ₂ 中实施基本探针运算； 若 I ₁ 1=1 M ₂ 1 时， 则选择探针数目最多的一个实施基本探针运算 ； 若 Ι Λ^ Λ^ Ι且它们 的探针数目也相同， 则任选其一。 这里需要注意的是： 数据聚合体不能 无限的增大， 它会受到视为门限值的限制， 这是 A的另一个重要特性。

基本功能 2. 唯一性。 对于在计算平台 /1上任意阶数≥ 2的数据聚合 体 ， 同一种数据最多只有一个， 且在 M的形成过程中， 任意一对数 据之间最多只有一次基本探针运算；

基本功能 3. 门限性。计算平台 L上的数据聚合体，经过探针运算后， 其阶数需要恰好等于探针运算图（^' 的阶数，且基本探针运算的次数需 恰等于 l (G ^(x '' ⁿ ) l . 因此， 在探针运算中， 若两个聚合体的阶数之和大于

_G ⁽ x'，n的阶数， 虽然二者之间存在可探针的数据， 但在 A控制下， 它们不 能实施基本探针运算。

本发明的反应过程： 分别取出适量的相关数据及适量的相关探针， 注入计算平台（即本发明的第三容器 15 )， 第一反应物和第二反应物在计 算平台 （即本发明第三容器 15中的反应介质）的作用下， 形成多种类型 的数据聚合体（即本发明的聚合体）。

计算平台 （即本发明第三容器 15 ): 可为由 PE或玻璃等材料制成的 容器 (即 PE容器或玻璃容器)， 包含用于使数据与探针自由接触反应的特 定溶液（即聚合酶） 的容器。

4、 检测器 16

通过检测技术， 只检测出所有与预设的探针运算图 （根据待处理数 据事先构建的） 同构的数据聚合体， 即问题的真解（即上述处理结果）。 这里要说明的是： 目前可在原子力显微镜 AFM或扫描电镜来进行检测。

可见， 本发明实施例一种数据处理装置的工作原理为 ： 根据待处理 数据以及所述待处理数据之间的连接关系， 先制作出第一反应物， 再根 据第一反应物， 并将第一反应物存储在第一容器 13中， 制作出与所述第 一反应物匹配的第二反应物， 并将第二反应物存储在第二容器 14中， 并 在所述第三容器 15中放置使所述第一反应物和第二反应物反应� ��反应介 质。 所述处理指令输入模块 11向所述控制器 12输入处理指令； 所述控 制器 12根据所述处理指令， 向所述第一可控开关 17发送第一打开控制 指令， 并向所述第二可控开关 18发送第二打开控制指令； 所述第一可控 开关 17根据所述第一打开控制指令打开， 则所述第一容器 13中预先存 储的第一反应物进入所述第三容器 15;所述第二可控开关 18根据所述第 二打开控制指令打开， 则所述第二容器 14内预先存储的第二反应物进入 所述第三容器 15中与所述第一反应物在所述第三容器 15中预先存储的 反应介质的作用下反应生成聚合体； 所生成的聚合体中包括处理的真解， 也包括一些不合理的， 因此， 所述控制器 12在向所述第一可控开关 17 发送第一打开控制指令或向所述第二可控开关 18发送第二打开控制指令 达到预设时间（所述预设时间为 10-15微秒。 )时， 向所述检测器 16发送 检测指令； 所述检测器 16根据所述检测指令对所述聚合体进行检测， 以 获得检测结果， 并将所述检测结果发送给所述控制器 12; 所述控制器 12 在接收到所述检测器 16发送的检测结果时， 根据所述检测结果确定聚合 体是否为处理结果。

由上述论述可见， 在本发明的一次处理中， 基于放置模式为空间自 由放置模式的第一反应物， 在第二反应物和第一反应物反应时， 第二反 应物可和任意一对第一反应物直接进行信息处 理， 只需要一次运算即可 求出问题的全部解， 相对于目前的图灵机模式的只处理相邻数据的 问题 的处理模式， 处理效率高， 且得到的结果更全面和准确。 本发明适合于 处理诸如 SAT问题、 Hamilton问题、 图的顶点着色等 NP完全问题。

作为一种优选实施例， 所述装置还包括： 数据获取装置和反应物制 作装置 （数据获取装置和反应物制作装置在图中均未 示出）；

所述数据获取装置和所述反应物制作装置均与 所述控制器 12连接； 所述数据获取装置， 用于获取待处理数据， 并将所述待处理数据发 送给所述控制器 12; 的连接关系， 向所述反应物制作装置发送控制指令；

所述反应物制作装置， 用于根据所述控制指令制作第一反应物和所 述第二反应物。 作为一种优选实施例， 所述第一反应物包括纳米颗粒和连接在所述 纳米颗粒上的多种 DNA单链， 所述第一反应物的多种 DNA单链中的每 种 DNA单链设置在所述第一反应物的纳米颗粒的同 一连通区域上； 所述第二反应物包括纳米颗粒和连接在所述纳 米颗粒上的多种 DNA 单链， 所述第二反应物的多种 DNA单链中的每种 DNA单链设置在所述 第二反应物的纳米颗粒的同一连通区域上；

所述多种 DNA单链为具有多种 DNA序列的 DNA单链。

下面详细介绍本实施例。

釆用本实施例制作的第一反应物是以纳米颗粒 作为数据胞， 以 DNA 单链作为数据纤维所构成的数据。 这种数据可以形象地称为 "小星星"。

数据的制作方法是： 根据该数据上所带数据纤维数 Ρ, , 将纳米颗粒 分成 Α.个大致相等的连通区域； 然后在每个连通区域上连接该连通区域 可容纳的对应数据纤维种类的最大量， 即 DNA序列。 实际进行探针运算 (即本发明处理） 时根据需要的数据量（数据量的确定方法将在 下文的 数据处理方法中详细介绍）制作相应数量的纳 米颗粒作为数据胞， 并对 不同种类的数据纤维对应的 DNA序列进行编码与合成。 进而， 将 DNA 单链 (数据纤维)嵌入在相应的纳米颗粒 (即数据胞)上。 其中 DNA单链的 设计为一半用于与纳米颗粒通过生化反应交联 ， 一半作为数据纤维用于 等待被探针（即本发明的第二反应物）识别。

设 分别是数据；^ 与；^上的两个纤维， 若这两个纤维可探 针（即可与第二反应物反应 )， 其探针记作^， 是用 β与 各一半 DNA 单链 (均未与纳米颗粒相连接的那一半)连接的 DNA序列之补链构成。

本发明的反应过程： 分别取出适量的相关数据及适量的相关探针， 注入计算平台 （即本发明的第三容器 15 )， 经过 DNA单链分子间的特异 性杂交反应， 在计算平台 （即本发明第三容器 15中的反应介质）的作用 下， 形成多种类型的数据聚合体（即本发明的聚合 体）。 检测器 16: 通过检测技术， 只检测出所有与预设的探针运算图 （根 据待处理数据事先构建的） 同构的数据聚合体， 即问题的真解（即上述 处理结果）。 这里要说明的是： 目前可通过原子力显微镜 AFM或扫描电 镜来进行检测。

在本实施例中， 本发明釆用生物学方法制作第一反应物和第二 反应 物。 作为数据的 DNA分子为纳米级， 以及特异性杂交时的巨大并行性使 得在较短时间内求解一定规模的 NP-完全问题成为可能。

图 4为本发明一实施例提供的数据处理方法的流� �图。

如图 4所示， 一种基于所述的数据处理方法， 包括：

S41、 所述处理指令输入模块向所述控制器输入处理 指令；

542、 所述控制器根据所述处理指令， 向所述第一可控开关发送第一 打开控制指令， 并向所述第二可控开关发送第二打开控制指令 ；

543、 所述第一可控开关根据所述第一打开控制指令 打开， 以使所述 第一容器中预先存储的第一反应物进入所述第 三容器； 所述第一反应物 为根据待处理数据以及所述待处理数据之间的 连接关系制作的；

544、 所述第二可控开关根据所述第二打开控制指令 打开， 以使所述 第二容器内预先存储的第二反应物进入所述第 三容器中与所述第一反应 述第二反应物为根据所述第一反应物制作的， 所述第二反应物与所述第 一反应物匹配；

545、 所述控制器在向所述第一可控开关发送第一打 开控制指令或向 所述第二可控开关发送第二打开控制指令达到 预设时间时， 向所述检测 器发送检测指令；

546、 所述检测器根据所述检测指令对所述聚合体进 行检测， 以获得 检测结果， 并将所述检测结果发送给所述控制器；

547、 所述控制器在接收到所述检测器发送的检测结 果时， 根据所述 检测结果确定聚合体是否为处理结果。

由于上述数据处理装置中已经详细介绍了本发 明的数据处理流程， 此处不再详述。

根据上述数据处理装置的介绍可知， 在本发明的一次处理中， 第一 反应物的放置模式为空间自由放置模式， 因此， 在第二反应物和第一反 应物反应时， 第二反应物可和任意一对第一反应物直接进行 信息处理， 解决了传统图灵机模型在每次进行信息处理时 ， 只处理相邻数据的问题， 本发明在处理诸如 SAT问题、 Hamilton问题、 图的顶点着色等 NP完全 问题时只需要一次运算即可求出问题的全部解 ， 相对于目前的图灵机模 式的处理模式， 处理效率高， 且得到的结果更全面和准确。

作为一种优选实施例， 所述步骤 S41之前， 所述方法还包括： 所述数据获取装置获取待处理数据， 并将所述待处理数据发送给所 述控制器；

所述控制器根据所述待处理数据以及所述待处 理数据之间的连接关 系， 向所述反应物制作装置发送控制指令；

所述反应物制作装置根据所述控制指令制作第 一反应物和所述第二 反应物。

可以理解的是， 还可以通过实验制作第一反应物和所述第二反 应物， 具体制作过程不再详述。

所述控制器根据所述待处理数据以及所述待处 理数据之间的连接关 系， 向所述反应物制作装置发送控制指令， 包括：

所述控制器将所述待处理数据中的每个数据作 为顶点、 所述待处理 数据之间的连接关系作无向边构建简单无向图 ；

获取所述简单无向图中任一顶点的顶点覆盖集 的二长路并集； 根据所述顶点覆盖集的二长路并集向所述反应 物制作装置发送控制 指令。 下面通过一个具体例子对本发明进行详细说明 。

要解决的问题： 一个旅行售货员想去访问若干城镇， 他要选定一条 从驻地出发， 对每个城镇恰好进行一次访问， 最后回到驻地。 这个旅行 售货员问题用图论术语来描述， 就是在一个完全图中， 找一个 Hamilton 圈。

下面， 将此抽象成一个数学问题， 通过本发明的处理方法进行处理。 设 G是简单无向图， ^( )与 ( )分别表示 G的顶点集和边集。 令 V(G)= {ν ν ₂ , Γ(ν 表示 ^的邻域， 即与 ^相邻的顶点的集合， E(v _t ) = {v,v ₇ 1 v,v ₇ e E(G);i≠ j i'， j' = 1， 2，…， 表示与 ^相关联的所有边构 成的集合； ² (ν,.)表示 为中心的二长路构成并集（如图 5a )， 即

E ² (V, ) = {^ . . = x _Uj ； v _l ， . e Γ(ν. ); i≠ j,l,l≠ j}

在 ² (v,.)基础上构建连接型探针机的数据库 X (即制作的第二容器 14) 为

x= i ^£2 ( ^v ') ⁼ Cj{¾ ^iv '， ^{v er} ( ^v '); ^i≠ j, ¹ ', ^i≠ j、

其中每个数据 上恰有 个数据纤维， 分别记作 xi

现在数据库 X (即本发明的第一容器 13 )的基础上构建探针库 y (即 本发明的第二容器 14)。 总约定图 G的阶数≥ 5. 分两种情况讨论：

情况 1: V与 V _t 不相邻。 数据库 X中任意两个数据 X _Uj 与 x _tab 存在探 针当且仅当

\{i,l,j} ]{t,a,b}\=\{l } Ma,b}\=^ ( 1 )

此式意味着， i≠t,a,b, ≠Ζ， 且 恰有一个数。

情况 2: ^.与 相邻， 则数据 .与^^之间存在探针当且仅当下列 条件之一成立：

®\{i,j,l}r\{t,a,b}\=\{j }C\{a,b}\= ;

t e {/, j} , ie{a,b}, 且 I _/·}门 {a,b}l=0。

用探针机模型求解 Hamilton圈时， 并不需要把每个顶点 ^的二长路 集 ² ( ）作为数据库子集， 只需将 G中的一个顶点覆盖集的二长路并集 作为数据库即可， 当然， 最小覆盖集是最优的。

我们将索要解决的旅行售货员问题实例化， 以 8个城镇为例， 将每 一个城镇看作一个点， 任两个城镇之间有通路就在对应的两个点之间 连 边， 于是，得到图 5b中所示的 8阶图。所述 8阶图包括 ^、 ₂ , v ₃ 、 V ₄ 、

^V 5、 ^V 6、 ^V 7和 ^V 8 ⁸ 个顶点。

下面， 以此为例说明使用连接型探针机模型求解 Hamilton圈问题的 方法步骤。

步骤 1、 构建数据库（数据库中包括第一反应物， 该步骤可理解为制 作第一反应物的步骤） ：

易见， 是该图一个最小顶点覆盖集， 故数据库为

X = E

其 中 ( j ) = { ₁₇₄ , ¾ ₇₈ , ¾ ₇₆ , ¾ ₄₈ , ¾ ₄₆ , χ _} 186 X 268-

^E (^) = {¾ ) ^V 4 )— {¾8 , 1 , ^Χ 457 , ¾81 , ¾87 , ^Χ 417 -

Ε ν ₅ ) = {χ ₅₃₄ ,χ _53Ί ,χ _54Ί }, 共有 Π个数据， 因此， 有 3 ⁴ 个数据纤维， 每 个数据上的数据纤维分别为：

74) ^— { -^174， ^Χ 11Α 1 ， ^(¾78 ) ^— { ¾78， ^Χ Π81

^(- ¾48 ) ^— { ¾48， ·¾48 I ^( ^Χ 146^ ⁼ { 146， ^Χ 146^ ⁼ ί ¾86' ¾861

.8 ^(¾68 ) _ { 268， ¾68 ^(¾5δ)― { ¾58' 8 J ^( ^Χ 458 )： ¾8 , ¾8 -

8 51) _ ί 1， ¾1 57) ~ { ¾57 ' ¾57 I ^(¾ΐ) 1， 481- 8 ₇ ) _ { ₄ 87， ¾87 17) = { 17， ¾π1 , "^(¾34 ) ⁼ { ^ 534' ^534 ( 537 )— { 537 , ·¾ 37 J 47) ^— { ^Χ 54Ί， ^X 547 I ·

步骤 2、 构建探针库（探针库中包括第二反应物， 该步骤可理解为制 作第二反应物的步骤）

由 34 个 数据 纤 维 ， 构 造相 应 的 子 探针 库 为 ：

8 6 6 8 8 ..8 „8 8 „8 8 „8

178-^268 ,' -^17766*^^268 ,' - ^^λ1ά4^8^2^68， ' ^Λ 146^268 13 178 8, 148 8, *½6 8 I _ I 7 7 8 8 7 7 7 7 8 8 8 8 174 537， ¾74¾34， 178 537， 178 547，

γ — _r ⁸ _r ⁸ ( _ I 8 8 8 8 8 8 |

ϊ23 ⁼ ) ¾68¾8 , ^ϊ 24 ~ ) ¾68¾58 ' ¾68¾1 ' ¾68¾7 I

_ I 5 5 5 5 8 8 8 8 I y _ I 7 7 7 7 I

^34 ~ j¾8¾51 ' 8 57， 8 81， ¾58¾87 ί , ― | ¾87¾37 ' 17 537 (；

步骤 3、施行探针运算（即施行本发明的第一反应� �和第二反应物反 应的步骤）

―反应物 ^X 178， ^X 176， -^148， ^X 146， 86， ^X 268， -^358， ¾58， ■^451 ' -^457 ' ¾81 ' -^487 ' -^417 ' ¾34 ' -^537 ' -^547放入计具平台 (即 放入第三容器 15 )，将第二反应物 , r ₁₃ , r ₁₄ , r ₁₅ , , v ₂₄ , r ₃₄ , 放入 计算平台 ， 并施行探针运算 . 在 与 r的作用下， 得到问题的解； 步骤 4、 检测

利用检测器对上述步骤 3 中得到的问题的解进行检测， 并将检测结 果发送给所述控制器， 所述控制器根据所述检测结果确定与长为 4的圈 同构的解为本问题的真解（即处理结果）， 本实施例问题的真解为图 5c 和图 5d所示的结果。

值得说明的是， 问题的真解可能只有一个， 也可能含成千上万个， 它们的拓朴结构图均与 G、 ^x '' ^r 、同构， 但每个真解对应的顶点赋权值不完 全相同， 所赋权值就是相应顶点上的数据纤维。 在一次探针运算过程中， 其基本探针运算的次数恰是这簇图集中所有图 的边数之和。 正因为探针 机底层的并行性，使得众多 NP-完全问题在求解时，只需一次探针运算即 可。诸如 Hamilton图问题、 图顶点着色问题， 以及 3-子集划分问题、 SAT 问题、 TSP 问题、 最大团与最小独立集问题、 顶点覆盖问题、 固定工序 问题等。

探针机的能力分析： 随着数据数"的增大， 其信息处理能力剧增。 一 般而言，一次探针运算处理信息的能力是 ，其中 q等于 Θ中与 G ^(x '' ⁿ 同 构的所有图的边数之和。 这就意味着当《 = 50时， 且每个数据之间均有边 相邻时， 其处理能力已经可以达到 2 ^25x49 = 2 ¹²²⁵ 。

本领域普通技术人员可以理解： 以上各实施例仅用以说明本发明的 技术方案， 而非对其限制； 尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细 的说明， 本领域的普通技术人员应当理解： 其依然可以对前述各实施例 所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分或者全部技术特征进行等 同替换； 而这些修改或者替换， 并不使相应技术方案的本质脱离本发明 权利要求所限定的范围。