算術(shù)運(yùn)算細(xì)胞型膜系統(tǒng)自動(dòng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法.pdf

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

2、從計(jì)算復(fù)雜性和計(jì)算效率角度探討各類膜系統(tǒng)的計(jì)算能力。經(jīng)過十幾年的研究發(fā)展，膜計(jì)算的理論研究成果較為豐富。但是另一方面，膜計(jì)算的應(yīng)用研究成果卻相對(duì)較少。這是由于不同的實(shí)際問題需要設(shè)計(jì)不同的膜系統(tǒng)來解決，而設(shè)計(jì)膜系統(tǒng)則是一項(xiàng)很復(fù)雜的工作。因此，研究如何完成膜系統(tǒng)的自動(dòng)設(shè)計(jì)就顯得格外有意義。此外，由于很多復(fù)雜的實(shí)際問題都可以由相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型描述，因此，算術(shù)運(yùn)算在解決實(shí)際問題時(shí)必將起到很重要的作用。所以，本文將研究目標(biāo)選為算術(shù)運(yùn)算膜系統(tǒng)的自動(dòng)設(shè)

3、計(jì)，探討自動(dòng)設(shè)計(jì)各類算術(shù)運(yùn)算膜系統(tǒng)的方法，從而為將來膜計(jì)算廣泛的應(yīng)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(duì)基本算術(shù)運(yùn)算膜系統(tǒng)，提出了一種在相同膜結(jié)構(gòu)、對(duì)象集和冗余規(guī)則集的條件下完成五種基本算術(shù)運(yùn)算膜系統(tǒng)的自動(dòng)設(shè)計(jì)的方法。設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)問題模型的特點(diǎn)，通過對(duì)規(guī)則集進(jìn)行0-1編碼描述各個(gè)膜系統(tǒng)，并結(jié)合量子進(jìn)化算法進(jìn)行設(shè)計(jì)。此外，對(duì)量子進(jìn)化算法的部分參數(shù)進(jìn)行了討論。最后，針對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果中可能會(huì)

4、出現(xiàn)冗余規(guī)則這個(gè)問題，提出了將膜系統(tǒng)規(guī)則集冗余度作為度量指標(biāo)，并改進(jìn)了評(píng)價(jià)函數(shù)，有效地消除了設(shè)計(jì)結(jié)果中的冗余規(guī)則。
　　2.提出了一種設(shè)計(jì)利用基本算術(shù)運(yùn)算膜系統(tǒng)作為基本模塊設(shè)計(jì)混合算術(shù)運(yùn)算膜系統(tǒng)的模塊化方法，并分別采用十進(jìn)制和二進(jìn)制基本算術(shù)運(yùn)算膜系統(tǒng)作為基本模塊，設(shè)計(jì)了十進(jìn)制和二進(jìn)制混合算術(shù)運(yùn)算膜系統(tǒng)。同時(shí)，對(duì)兩種設(shè)計(jì)方法下的設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行了簡單的分析和比較。
　　3.針對(duì)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(yùn)算