Deterministic and Nondeterministic Sensing 5' - 3' Watson-Crick Automata without Sensing Parameter

Abstract

Watson-Crick (abbreviated as WK) finite automata are working on double stranded DNA molecule that is also called Watson-Crick tape. Subsequently, these automata have two reading heads, one for each strand. While in traditional WK automata both heads read the whole input in the same physical direction, in 5 ′ → 3′ WK automata the heads start from the two extremes (say 5 ′ end of the strands) and read the input in opposite direction. In sensing 5 ′ → 3′ WK automata the process on the input is finished when the heads meet. Since the heads of a WK automaton may read longer strings in a transition, in previous models a so-called sensing parameter took care for the proper meeting of the heads (not allowing to read the same positions of the input in the last step). We have investigated a new model which works without the sensing parameter (it is done by an appropriate change of the concept of the configuration). In this thesis, the nondeterministic and deterministic automata in the new model are studied. Consequently, for the nondeterministic part, the accepted language classes of variants are changed and various hierarchy results are proven. For the deterministic part, it is proven to accept the language class 2detLIN defined by the deterministic variant of the earlier version. However, using some of the restricted variants, e.g., all-final automata, the classes of the accepted languages are changed showing a finer hierarchy inside the class of linear context-free languages, hierarchy. Keywords: nondeterministic Watson-Crick automata, deterministic Watson-Crick automata, 5 ′ → 3′ WK automata, finite automata, deterministic computations, linear context-free languages.

ÖZ:Watson-Crick (WK olarak kısaltılmıştır) sonlu otomataları, Watson-Crick bandı olarak da adlandırılan çift sarmallı DNA molekülü üzerinde çalışmaktadır. Bundan dolayı, bu otomatalar her bir tel için birer tane olmak üzere iki okuma kafasına sahiptir. Geleneksel WK otomatlarında her iki kafa da tüm girişi aynı fiziksel yönde okurken, 5 ′ → 3′ WK otomatlarında kafalar iki uçtan başlar (iplikçiklerin 5 ′ ucu gibi) ve girişi ters yönde okur. 5 ′ → 3′ WK otomat algılamasında, kafalar buluştuğunda girişteki işlem tamamlanır. Bir WK otomatının kafaları bir geçişte daha uzun dizeler okuyabildiğinden, önceki modellerde, kafaların düzgün bir şekilde toplanması için bir algılama parametresi kullanıldı (son adımda girişin aynı pozisyonlarını okumaya izin vermiyor). Algılama parametresi olmadan çalışan yeni bir model araştırdık (konfigürasyon kavramının uygun bir şekilde değiştirilmesi ile yapılır). Bu tezde yeni modeldeki deterministik ve deterministik olmayan otomatlar incelenmiştir. Sonuç olarak, deterministik olmayan kısım için, varyantların kabul edilen dil sınıfları değiştirilir ve çeşitli hiyerarşi sonuçları kanıtlanır. Deterministik kısım için, önceki versiyonun deterministik varyantı tarafından tanımlanan 2detLIN dil sınıfını kabul ettiği kanıtlanmıştır. Bununla birlikte, kısıtlı varyantların bazıları, örn., Tümüyle son otomatik veriler kullanılarak, kabul edilen dillerin sınıfları, doğrusal bağlamsız diller, hiyerarşi sınıfında daha ince bir hiyerarşi gösterecek şekilde değiştirilir. Anahtar Kelimeler: Deterministik olmayan Watson-Crick otomatları, deterministik Watson-Crick otomatları, 5 ′ → 3′ WK otomatları, sonlu otomatlar, deterministik hesaplamalar, doğrusal bağlamdan bağımsız diller.