We analyze the computational complexity of basic reconfiguration problems for the recently introduced surface Chemical Reaction Networks (sCRNs), where ordered pairs of adjacent species nondeterministically transform into a different ordered pair of species according to a predefined set of allowed transition rules (chemical reactions). In particular, two questions that are fundamental to the simulation of sCRNs are whether a given configuration of molecules can ever transform into another given configuration, and whether a given cell can ever contain a given species, given a set of transition rules. We show that these problems can be solved in polynomial time, are NP-complete, or are PSPACE-complete in a variety of different settings, including when adjacent species just swap instead of arbitrary transformation (swap sCRNs), and when cells can change species a limited number of times (k-burnout). Most problems turn out to be at least NP-hard except with very few distinct species (2 or 3).


翻译:我们分析了近期提出的表面化学反应网络(sCRNs)中基本重构问题的计算复杂性。在该网络中,根据预设的允许转换规则集(化学反应),相邻物种的有序对会非确定性转化为不同的有序对。具体而言,模拟sCRNs时两个核心问题是:给定一组转换规则,某一分子构型能否转化为另一给定构型,以及某一单元格能否包含某一给定物种。我们证明,这些问题在不同设定下可在多项式时间内解决、属于NP完全问题或属于PSPACE完全问题,这些设定包括:相邻物种仅交换而不进行任意转换(交换型sCRNs),以及单元格可有限次改变物种(k次烧毁)。除物种种类极少(2或3种)的情况外,大多数问题至少属于NP困难问题。

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