細(xì)胞型膜系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、膜計(jì)算(Membrane Computing，MC)作為計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)重要研究領(lǐng)域，旨在研究從生命細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能中以及從組織和器官等細(xì)胞群的協(xié)作中抽象出的計(jì)算模型，其計(jì)算模型被稱為膜系統(tǒng)或P系統(tǒng)。膜系統(tǒng)是一類具有分布式、極大并行性的計(jì)算模型，大量研究表明，許多簡單膜系統(tǒng)在理論上具有與圖靈機(jī)同等的計(jì)算能力。
　　膜計(jì)算是當(dāng)前非?；钴S的一個(gè)研究領(lǐng)域，研究者們用數(shù)學(xué)、形式語言等工具來進(jìn)行膜計(jì)算的理論研究，提出了各種P系統(tǒng)模型并取得很

2、多研究成果。目前已提出的P系統(tǒng)模型都是由研究者們精心設(shè)計(jì)而成，其設(shè)計(jì)過程都較為復(fù)雜，既需要扎實(shí)的專業(yè)知識，又需要仔細(xì)反復(fù)推導(dǎo)論證，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。對于膜系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法研究，目前相關(guān)工作還非常少，非常需要進(jìn)一步研究。本文以細(xì)胞型膜系統(tǒng)作為研究對象，探討采用量子進(jìn)化算法和P-Lingua軟件實(shí)現(xiàn)膜系統(tǒng)自動優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法。
　　論文主要工作及研究成果如下：
　　1、概述膜計(jì)算基本理論，簡要介紹細(xì)胞型膜系統(tǒng)仿真軟件，對膜系統(tǒng)仿真軟件P-Li

3、ngua進(jìn)行詳細(xì)介紹，并通過實(shí)例說明細(xì)胞型膜系統(tǒng)在P-Lingua軟件中仿真實(shí)現(xiàn)方法。
　　2、詳細(xì)描述和分析細(xì)胞型膜系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題，給出簡單細(xì)胞型膜系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，具體介紹了其設(shè)計(jì)思路、采用的量子進(jìn)化算法、膜系統(tǒng)的編碼和評價(jià)方式。將此方法應(yīng)用于計(jì)算四平方膜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，獲得比遺傳算法更好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在此基礎(chǔ)上，對此方法進(jìn)行拓展，用于計(jì)算任意自然數(shù)平方膜系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該方法的有效性。
　　3、通過改進(jìn)評價(jià)方法和在量子

4、進(jìn)化算法中加入局部擾動策略，實(shí)現(xiàn)膜系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的改進(jìn)。運(yùn)用改進(jìn)后的設(shè)計(jì)方法，在同樣的給定條件下，只通過改變評價(jià)函數(shù)，分別實(shí)現(xiàn)任意自然數(shù)平方P系統(tǒng)、代數(shù)式P系統(tǒng)、語言產(chǎn)生P系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。此外，與采用傳統(tǒng)的量子進(jìn)化算法、隨機(jī)搜索算法的設(shè)計(jì)方法分別進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明改進(jìn)后的設(shè)計(jì)方法能獲得更好的效果。
　　4、給出細(xì)胞型膜系統(tǒng)的蹤跡設(shè)計(jì)法，具體介紹了膜系統(tǒng)蹤跡的定義、設(shè)計(jì)思路、膜系統(tǒng)的編碼和評價(jià)方式。將此方法應(yīng)用于計(jì)算任意數(shù)平方P系