通讯膜计算系统研究综述

膜计算是自然计算的一个分支,文章主要研究从活细胞的结构和功能中或从组织和器官等细胞群协作中抽象的计算模型.根据膜结构不同,膜计算系统可以分为细胞型膜系统(树状结构)和组织型膜系统或脉冲神经膜系统(任意图结构).细胞间的通讯是膜系统中的一个重要特征,文章讨论的通讯规则是指同向/异向规则,对细胞型和组织型通讯膜系统的研究现状进行概述,从计算能力和计算复杂性方面介绍这2类通讯膜系统的研究进展.最后给出通讯膜系统中存在的一些问题.     

使用最小串行策略的小通用脉冲神经膜系统

膜计算是生物计算的新分支,具有强大的计算能力和潜在的应用价值.使用最小串行策略的脉冲神经膜系统是一类基于神经元细胞的膜计算模型,在该系统中引入带权的突触,分别构造了含有71个神经元的基于最小脉冲数目的函数计算型小通用串行脉冲神经膜系统和含有66个神经元的基于最小脉冲数目的数的产生型小通用串行脉冲神经膜系统,通过模拟注册机证明了2个系统的通用性.     

模糊膜计算模型与应用研究综述

膜计算是由生物细胞(群)相关机理启发的一类分布式、并行计算模型.膜计算模型已被证明是强大的并且以多项式时间复杂性求解众多的NP(non-deterministic polynomial)问题.膜计算模型与算法是膜计算领域的核心关键问题,特别是面向应用问题的模型和算法.模糊膜计算是近年开发的一种膜计算模型,它能克服先前模型在处理不确定性问题上的限制,得到极为广泛的关注.目前,模糊膜计算模型已在诸如电力系统故障诊断、微网控制中得到应用.首先简要地介绍几种模糊P系统,然后描述它们在工程问题中的应用.     

膜计算研究综述

膜计算作为自然计算的一个分支,目的便是从生物细胞的结构与功能中以及从器官和组织等细胞群的协作中抽象出计算模型.膜计算发展至今,主要包括类细胞膜系统、类组织膜系统以及类神经膜系统三种基本的计算模型.在计算的过程中,每个细胞作为一个独立的单元,各个单元之间独立运行,互不干扰,整个膜系统以极大并行模式运行.目前关于膜计算的研究有很多,但是大部分都是停留在理论研究层面,关于膜计算的应用研究依然比较少.本文首先介绍了膜计算的三种膜系统的基本概念,然后分别从理论研究、应用研究和软硬件实现研究三个层面,针对近年的细胞型、组织型和神经型膜系统研究进展进行综合概述.最后给出了膜计算现存的问题以及研究前景.     

膜计算系统求解计算困难问题综述

在膜计算领域,一个备受关注的问题是证明各种膜系统模型能否在多项式时间内解决计算困难问题.然而一个重要的事实是,许多能够求解NP完全问题的膜系统模型甚至可以在多项式时间内解决PSPACE完全问题,有的模型可以刻画P#P(该复杂类被推测为严格包含在PSPACE中).文章主要介绍几类可以有效求解计算困难问题的膜系统,包括活性膜膜系统、膜上带蛋白膜系统、组织膜系统、带膜分裂的同向/反向规则膜系统以及脉冲神经膜系统;概述了这些膜系统模型的计算复杂性,指出了一些可以提高膜系统计算能力的特性,最后给出膜系统中存在的一些公开问题.     

基于细胞型膜计算框架的和声搜索算法及其应用

和声搜索算法为一种元启发式算法，该算法具有参数少、可操作性强等优点，膜计算作为自然计算的一个分支，本身具有较大的发展潜力与完备的计算性.本研究将两者结合，提出一种基于细胞型膜计算框架的和声搜索算法，利用细胞型膜计算框架来构建算法的膜结构，并根据膜计算框架的结构，使用现存的和声搜索算法的迭代方式作为基本膜内的进化规则，设计通信机制使不同膜之间相互传递信息，有利于丰富种群的多样性与平衡算法的全局和局部搜索，并设置外部档案记录最优个体来控制种群进化的方向，从而提高算法的精准搜索能力.最后，在CEC基准函数下进行数值优化实验，仿真结果表明，HS-MC算法在求解数值优化问题上比其他算法具有更好的性能，并使用HS-MC算法优化Elman神经网络的权值和阈值来预测上证指数的开盘指数，预测结果表明，HS-MC算法具有较好的寻优能力和实用性.     

链式膜系统及直接(间接)膜算法与聚类分析研究进展

当前关于膜计算的研究有很多,但是大部分都停留在理论研究层面,关于膜计算的应用研究依然比较少.现有膜系统主要包括细胞型膜系统、组织型膜系统和神经型膜系统.现有膜系统及其变形都是基于图结构的设计,为了进一步扩展膜系统的应用能力,将现有的基本膜系统结合离散Morse理论,创建了新型的单纯形P系统.同时将细胞的多维框架思想加入膜系统研究中,从形式化的角度,创建了膜系统的链式结构.将膜系统的极大并行性和聚类分析模型进行结合,不仅可以用于处理高复杂度、数量庞大的数据集,而且还可以提高聚类算法的性能,具有广泛的应用价值.针对两种新型膜系统进行了详细介绍,同时将膜系统与聚类问题进行结合的研究进行了概述.     

基于微流控芯片的细胞共培养技术研究进展

细胞共培养技术一般用于研究细胞与细胞间的通讯机制,对揭示多细胞生物生理和病理过程具有重要意义.基于微流控芯片的细胞共培养技术能够模拟原生微环境以进行复杂的代谢和调控,为研究细胞与细胞间通讯提供了新的共培养技术平台,已经广泛应用于肿瘤转移及分析、抗癌药物筛选、药物吸收和药物代谢等领域.本文从微流控芯片上细胞共培养系统的设计、共培养系统上的检测以及模型的应用方面进行了总结和展望.     

膜生物反应器中不稳定流对膜污染特性的影响

试验比较了不同形状膜组件的膜生物反应器(MBR)处理生活污水时的膜污染特性和能耗.结果表明,螺旋型膜组件的MBR膜通量和累积膜通量均高于直线型膜组件,长期运行膜通量平均可提高19.3%,而且其初期膜通量衰减速度也小于直线型MBR的初期衰减速度,表明在螺旋型膜组件中产生的不稳定流能有效地消除膜表面的浓差极化现象和膜污染.螺旋型膜组件MBR系统的单位能耗也低于直线型,平均节能为8.2%.     

基因改造技术可以激活细胞电活性

细胞间通讯能力对心脑组织来说尤其重要,而细胞间的通讯功能要有电脉冲通过才能实现。细胞间的离子通道是带电分子或离子进出细胞的门户,可以将电流从一个细胞传导到下一个细胞。根据理论预测,要让哺乳动物心脏产生和传导电脉冲,有3种通道至关重要：钾离子通道、钠离子通道和一个间隙连接通道,间隙连接通道是一种支持细胞间电通讯的高度特殊结构。最近美国物理学家引入了这3种特殊的离子通道,让正常情况下没有电活性的细胞产生了电活性。     

树突的信号整合

在神经系统的信息处理过程中,神经元的基本功能是将突触输入的信息编码为特殊类型的动作电位输出至下一神经元.在此过程中,由数千突触输入引起的突触电位整合为单一的膜电位变化.随着电学记录和成像技术的日臻完善,树突在神经元信号整合中的功能日益突现出来.树突的膜电学特性及其形态结构决定了神经元的输入-输出关系,并决定了突触可塑性诱导的方式.因此,树突的信号编码赋予了单个神经元在特定网络中的计算功能.     

小分子团水在鸡血红细胞膜上的转运速率

研究了小分子团水在鸡血红细胞膜上的转运速率.采用低渗水样处理鸡血红细胞悬液、倒置显微镜观察细胞吸胀过程并拍照记录,统计了显微拍摄照片中的细胞胀破率,比较了各水样在鸡血红细胞膜上的转运速率.结果表明,在低渗条件下,小分子团水在鸡血红细胞膜上的转运速率小于普通水.鸡血红细胞悬液和碳酸氢钠水溶液混合后观察细胞胀破率,发现随着p H值增大,水分子在鸡血红细胞膜上的转运速率变慢.小分子团水低渗处理效果与碳酸氢钠水溶液(较高p H值)低渗处理效果类似.在低渗条件下小分子团水在鸡血红细胞膜上的转运速率比普通水更慢,可能与小分子团水的高p H值相关.     

DECnet-VAX网络系统中通讯及其实现

DECnet网络允许运行在网络不同节点上的两个程序或任务通过逻辑链路交换数据。两个通讯的程序或任务之间的逻辑链路类似于一个I/O通道。链路上的程序均可发送与接收数据。DECnet网络系统任务——任务的通讯程序执行的几个功能包括:请求一个逻辑链接、接受或拒绝逻辑链接请求、发送与接收数据、终止逻辑链接。此外,还可发送中断数据、接收中断数据。文章中给出实现任务——任务之间通讯的实例。     

两栖类交感神经节的突触传递

两栖类交感神经节广泛地用于神经生物学研究,包括突触和膜生物物理学研究．交感神经节细胞体积大,细胞的形状简单,无树突,突触位于细胞体上,神经节结构简单,但同时又具有中间神经元,在体外易于长时间存活．两栖动物交感神经节表现出多种突触后电位,包括快兴奋性突触后电位（ｆＥＰＳＰ）,慢抑制性突触后电位（ｓＩＰＳＰ）,慢兴奋性突触后电位（ｓＥＰＳＰ）,晚期慢兴奋性突触后电位（ｌｓＥＰＳＰ）,同时还表现多种突触塑性,说明该神经节具有信息存储功能,因此,两栖动物交感神经节可作为研究学习与记忆的模型系统．     

不同膜初始预张力下索膜间摩擦接触对膜面应力的静力影响分析

为了分析谷索索力变化引起索膜间摩擦接触对膜面应力的影响,模型为带有一条稳定索(谷索)的双曲张拉索一膜结构,所有算例应用有限元程序ANSYS完成,谷索与膜面之间的摩擦接触问题用接触单元来模拟,接触表面的摩擦作用仅用摩擦系数来考虑,膜面初始预张力设计值分别取2,3,4 kN/m,对模型进行初始形态分析和静力荷载分析,分析表...     

针对执行器和关联链接失效的一类复杂系统自适应容错控制

针对一类执行器和关联链接失效的复杂系统,提出了一个间接自适应方法解决容错控制问题.利用自适应律在线估计执行器和链接通道上的故障因子,并基于自适应策略的信息,构造一类通过其他子系统状态链接的分布式状态反馈控制器自动补偿故障影响.基于李亚普诺夫稳定性定理,所得到的自适应闭环复杂系统执行器和网络传输过程故障下可以保证渐进稳定.此方法的有效性最终由一个仿真例子验证.     

葡萄糖转运体4与Ⅱ型糖尿病相互关系的研究进展

葡萄糖转运体4(GLUT4)是转运葡萄糖的重要蛋白质,与Ⅱ型糖尿病(T2DM)密切相关.从GLUT4对骨骼肌、心肌和脂肪组织,以及肾组织的肾小球系膜细胞的影响等方面进行了综述,研究葡萄糖转运体4与Ⅱ型糖尿病相互关系.     

基于规则提升的 Agent 系统异常处理方法

基于进化计算理论中的重组思想, 提出一种基于规则提升的Agent系统异常处理方法, 处理Agent系统中违背执行规则的异常. 该方法根据规则间的相互触发和执行情况分析得到规则处于异常状态的原因, 重组处于异常状态的规则, 提升规则向适应环境的方向进化. 实验结果表明, 该方法能处理规则的异常状态, 增强了规则的触发条件, 保证了规则达到预期的后置条件, 提高了Agent系统在开放环境下的异常处理能力.     

基于规则提升的Agent系统异常处理方法

基于进化计算理论中的重组思想, 提出一种基于规则提升的Agent系统异常处理方法, 处理Agent系统中违背执行规则的异常. 该方法根据规则间的相互触发和执行情况分析得到规则处于异常状态的原因, 重组处于异常状态的规则, 提升规则向适应环境的方向进化. 实验结果表明, 该方法能处理规则的异常状态, 增强了规则的触发条件, 保证了规则达到预期的后置条件, 提高了Agent系统在开放环境下的异常处理能力.     

利用光纤干涉仪测量滑动轴承润滑油膜厚度

滑动轴承润滑油膜的状态,对设备的正常运转是至关重要的.光纤传感技术的发展为润滑油膜厚度的定量检测,开辟了一条新的途径.以润滑油膜厚度测量技术为研究对象,根据光纤迈克尔逊干涉仪原理,提出了应用光纤迈克尔逊干涉仪探测轴的位移来测量油膜厚度的方案并搭建了相应的实验台.经润滑油膜厚度测量实验,一些有价值的实验结果被采集以验证这一测量方案的可行性.结果表明,该测试系统不仅切实可行且反应灵敏、检测效果良好,能够应用到润滑油膜状态的智能监测中.