算術運算細胞型膜系統自動設計與實現方法.pdf

1、作為計算機科學的重要新興研究領域，膜計算已成為一個新的研究熱點。膜計算模型通常被稱作膜系統或P系統，這種特殊的計算模型是由膜計算的提出者GheorghePǎun在多年研究自然計算與DNA計算的基礎上提出來的。由于該模型很好地借鑒了生物細胞內并行發(fā)生生化反應這一機制，所以膜系統是一類具有分布式和極大并行性的計算模型，這也是膜計算具有較高研究價值的重要原因。
　　現階段，眾多膜計算領域的研究者都將主要精力放在建立完善的膜計算理論體系，

2、從計算復雜性和計算效率角度探討各類膜系統的計算能力。經過十幾年的研究發(fā)展，膜計算的理論研究成果較為豐富。但是另一方面，膜計算的應用研究成果卻相對較少。這是由于不同的實際問題需要設計不同的膜系統來解決，而設計膜系統則是一項很復雜的工作。因此，研究如何完成膜系統的自動設計就顯得格外有意義。此外，由于很多復雜的實際問題都可以由相應的數學模型描述，因此，算術運算在解決實際問題時必將起到很重要的作用。所以，本文將研究目標選為算術運算膜系統的自動設

3、計，探討自動設計各類算術運算膜系統的方法，從而為將來膜計算廣泛的應用研究提供有力的支撐。
　　論文的主要工作和研究成果可概括如下:
　　1.針對基本算術運算膜系統，提出了一種在相同膜結構、對象集和冗余規(guī)則集的條件下完成五種基本算術運算膜系統的自動設計的方法。設計過程中，根據問題模型的特點，通過對規(guī)則集進行0-1編碼描述各個膜系統，并結合量子進化算法進行設計。此外，對量子進化算法的部分參數進行了討論。最后，針對設計結果中可能會

4、出現冗余規(guī)則這個問題，提出了將膜系統規(guī)則集冗余度作為度量指標，并改進了評價函數，有效地消除了設計結果中的冗余規(guī)則。
　　2.提出了一種設計利用基本算術運算膜系統作為基本模塊設計混合算術運算膜系統的模塊化方法，并分別采用十進制和二進制基本算術運算膜系統作為基本模塊，設計了十進制和二進制混合算術運算膜系統。同時，對兩種設計方法下的設計結果進行了簡單的分析和比較。
　　3.針對任意自然數平方膜系統和冪指數求和膜系統兩種特殊算術運算