带通道状态通讯膜系统的研究综述

膜计算是一种生物启发式计算,其来源于对活细胞组织或器官结构及其功能的抽象模拟.细胞间最多建立一条链接,这条链接又称为突触,突触上有与其相关的通道状态.因此,根据此生物现象,提出了一种新型的计算模型:带有通道状态的通讯膜系统.这类膜系统是一类分布式并行计算模型,系统中细胞间的通讯主要依赖于细胞膜通道上同向/异向转运规则的使用,其中每个通道上的规则以一种串行的方式执行,且通道上的状态用来控制细胞间或细胞与环境间的通讯.文章根据带通道状态的同向/异向转运规则对细胞型通讯膜系统、组织型通讯膜系统,带有细胞分裂和通道状态的细胞型识别通讯膜系统及带有细胞分裂和通道状态的组织型识别通讯膜系统的概念分别进行了介绍,并说明了这些系统的计算能力以及计算复杂性.最后进行了总结并给出了未来展望.     

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.     

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.     

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.     

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.     

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.     

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.     

基于膜计算模型的数独游戏基本解法

为了更好地求解数独问题,提出了一种新的求解方法,利用一个具有抑制催化和膜溶解规则以及进化规则的优先级的膜系统来进行求解;结果表明,对于一个数独问题,只要其所有部分解都至少包含一个具有唯一解的单元格,方法都是有效的;如果数独问题可以利用此策略求解,则膜系统在计算的最后一步将问题的解编码并返回物质YES,否则,膜系统可以检测出数独问题不符合上述特征,返回物质NO,计算停止;方法求解策略与人类求解数独问题的思考过程非常类似,并且给出的是数独问题的统一解,即与数独问题的维度和提示数无关。     

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.     

聚醚型/聚酯型聚氨酯与聚醚砜共混膜的性能研究

采用相转化法分别制备出聚醚型聚氨酯/聚醚砜(PEU/PES)共混膜与聚酯型聚氨酯/聚醚砜(PSU/PES)共混膜.通过膜评价器,扫描电镜等仪器对膜的结构与性能进行比较研究.结果表明,PEU共混膜具有明显的界面微孔结构,而PSU共混膜具有典型的非对称结构.结构的不同以及材料的差异使得这2种膜具有不同的分离性能、力学性能、化学稳定性以及压力记忆效应.     

时间因素对脉冲神经膜系统计算能力的影响

脉冲神经膜系统是一类分布式并行的神经网络计算模型.从模型的研究着眼点来看,脉冲神经膜系统是一类全新的脉冲神经网络模型,属于第三代神经网络计算模型的研究范畴.通过分析评述脉冲神经膜系统中时间因素对其计算能力影响,讨论了异步工作模式下,时间以及时间无关模式下的脉冲神经膜系统的计算能力不会减弱,即具有图灵通用性.这些结果可为脉冲神经膜系统进行模糊信息处理提供理论支持,也可为基于脉冲神经膜系统的离散时间建模方法提供可行性论据.最后,针对目前该领域研究的热点和难点,对该领域研究的公开问题和研究方向进行讨论.     

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%.     

二叉树型分层广义混合模糊系统的结构和规则数分析

模糊系统由一般输入变量、推理规则和实际输出组成,推理规则总数会随着输入变量的增多而呈指数形式急剧上升,容易引起规则爆炸.为此,降低规则总数是必要的.本研究首先对二叉树型分层广义混合模糊系统进行结构分析;其次,依据混合推理规则及计数公式针对分层前与分层后的规则总数进行比较和分析.结果表明,分层后系统内部规则总数的增长速度远远小于不分层的规则总数的增长速度,从而可避免规则爆炸现象.     

T型分子筛膜的合成与应用研究进展

膜分离作为一种新型分离技术,有环保、节能和高效等特点,膜分离技术的核心研究内容是制备具有高分离性能的膜材料.T型分子筛膜是目前被研究较多的典型分子筛膜材料之一,由于其骨架中的硅铝摩尔比为3～4,且具有合适的孔道尺寸(0.36 nm×0.51 nm),被广泛应用于有机溶剂脱水和天然气脱二氧化碳的研究中.该文阐述了T型分子筛膜的研究现状,并对T型分子筛膜的工业应用前景进行展望.     

巨膜长蝽形态结构的研究

对巨膜长蝽成虫的形态结构特征进行详细的研究,包括成虫长翅型、短翅型,长、短型前翅和雌、雄成虫的内外生殖器等的具体描述及图片.研究结果表明,巨膜长蝽长翅型成虫后翅完整,而短翅型成虫后翅无或仅具翅芽,且长、短型前翅形态差异明显.这表明巨膜长蝽迁飞造成危害的仅为长翅型成虫.     

低温胁迫下油菜素内酯对高山离子芥悬浮细胞膜系统的影响

为研究低温胁迫下油菜素内酯(brassinosteroids, BRs)对植物细胞膜系统的影响,使用24-表油菜素内酯(24-epibrassinolide, EBR)在4℃处理高山离子芥(Chorispora bungeana)悬浮细胞.结果显示,低温胁迫下高山离子芥悬浮细胞的离子渗漏率和丙二醛(MDA)含量明显升高,而EBR处理显著降低了细胞的离子渗漏率和MDA含量.此外,低温胁迫下,EBR处理在一定程度上提高了膜脂脂肪酸不饱和程度并明显增强了细胞质膜H~+-ATPase,K~+-ATPase,Ca~(2+)-ATPase以及Mg~(2+)-ATPase的活性.另外,低温诱导CbCOR15基因大量表达.而在低温胁迫初期,EBR处理细胞的CbCOR15基因表达水平更高.以上实验结果表明,EBR在稳定低温胁迫下高山离子芥悬浮细胞膜系统的结构与功能方面发挥积极作用,从而保证细胞生理代谢的正常进行,以提高其抗寒能力.     

分析中的可计算性

工程和自然科学中大量的科学计算问题,需要可靠的计算方法和计算软件,通常的实数浮点表示方法只提供了一种逼近实数的基本方法.对实数的不同逼近方法诱导不同的可计算性.对实数的重新理解和认识是研究分析中可计算性的重要基础.Klaus Weihrauch基于第二型图灵计算模型,引入了基于无穷串的可计算函数的概念,并建立了第二型能行计算理论.有关可计算实数理论的几种经典模型可以统一在第二型能行计算理论框架中.对于一般的集合,为研究其中元素的可计算性,引入基于字母集Σ的表示系统.形式上是一个部分函数υ∶Σ＊→M或δ∶Σω→M（称为命名系统）,不同命名系统下刻画不同的逼近方法,诱导出不同的可计算性,在能行拓扑空间中诱导出不同的拓扑.拓扑与命名系统之间的内在联系,使得抽象空间中可计算性的研究得到自然延伸.     

基于自组织拟合的曲面重构与数控加工方法

提出了一种以型值点集合描述自由曲面的数字化模型,据此设计了从密集数据点群重构曲面数字化模型的自组织拟合及重构算法.该算法利用局部规则对测量点群进行自组织拟合,形成型值点集合及局部规则的表达形式,每一个局部区域的型值点集合满足特定的拟合规则,造型和加工时根据局部规则进行插值和刀具轨迹计算.通过仿真对基于二次多项式局部规则的高次曲面的迭代拟合算法进行了分析,以一个实际的人脸模型数据为例,实现了从测量点群到自组织模型的重构和加工,并将其与SDSCAD1.0曲面重构系统进行对比,结果表明:计算简单且稳定性好,编程效率高.     

广义Hamilton系统的规范型及其计算

基于广义Hamilton系统的流定义的变换是保结构变换的性质,利用相应的Lie变换公式,获得了广义Hamilton系统的Hamilton函数的规范型及保结构变换的产生函数表达式.为阐明已获得这些理论结果的应用,具体研究了一类具有Lie-Poisson结构U(1,1)的三维广义Hamilton系统,明确计算了它的二阶规范型及其保结构变换的生成函数.     

二型模糊系统理论与应用

文章回顾了二型模糊系统理论的发展,详述了二型模糊集合的基本概念和计算方法,重点介绍了系统各基本组成部分的表达式和推导过程以及区间二型模糊系统的相关知识,概述了二型模糊系统的应用条件以及近几年的成功应用案例,最后总结了现阶段存在的问题及发展方向.