算術(shù)運算細胞型膜系統(tǒng)自動設(shè)計與實現(xiàn)方法.pdf

1、作為計算機科學的重要新興研究領(lǐng)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(tǒng)或P系統(tǒng)，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(chǔ)上提出來的。由于該模型很好地借鑒了生物細胞內(nèi)并行發(fā)生生化反應這一機制，所以膜系統(tǒng)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(xiàn)階段，眾多膜計算領(lǐng)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(tǒng)的計算能力。經(jīng)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(shè)計不同的膜系統(tǒng)來解決，而設(shè)計膜系統(tǒng)則是一項很復雜的工作。因此，研究如何完成膜系統(tǒng)的自動設(shè)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(shù)學模型描述，因此，算術(shù)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(shù)運算膜系統(tǒng)的自動設(shè)

3、計，探討自動設(shè)計各類算術(shù)運算膜系統(tǒng)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(shù)運算膜系統(tǒng)，提出了一種在相同膜結(jié)構(gòu)、對象集和冗余規(guī)則集的條件下完成五種基本算術(shù)運算膜系統(tǒng)的自動設(shè)計的方法。設(shè)計過程中，根據(jù)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(tǒng)，并結(jié)合量子進化算法進行設(shè)計。此外，對量子進化算法的部分參數(shù)進行了討論。最后，針對設(shè)計結(jié)果中可能會

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