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.     

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。     

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.     

使用最小串行策略的均质脉冲神经膜系统的计算通用性

脉冲神经膜系统是根据神经网络中神经元相互之间依靠突触来处理脉冲的生物现象而提出的,具有良好的计算性能及潜在的应用价值。使用最小串行策略的脉冲神经膜系统是一类特殊的脉冲神经膜计算模型,为了验证其在均质情况下的通用性,引入了带权值的突触,构建了均质的基于最小脉冲数目的串行脉冲神经膜系统。使用自动机理论和形式语言,通过模拟注册机证明了作为数的产生装置和接受装置,使用最小串行策略的均质脉冲神经膜系统都是通用的。     

一种改进上的卷式膜隔网通道压降预测模型

为获得一种既具有一定物理意义又使用方便的卷式膜隔网通道压降评价方法,通过计算流体力学(CFD)模拟,在考察不同隔网结构参数对通道阻力影响规律的基础上,建立一种改进的卷式膜隔网通道压降预测模型.研究结果表明,该改进模型能够反映网丝间距、直径、夹角和孔隙率等结构参数对通道阻力特性的影响,合理预测多种隔网结构下的通道压降,与...     

一种更精确的现实性动态神经网络模型

神经元的功能主要由突触后膜、胞体膜和始段膜三种膜结构的不同活动特性决定的．根据这三种膜结构的电生理性质及其形态结构提出了一个比较精确的现实性动态神经网络模型．计算机仿真结果表明这个模型在具有比较简明的形式及较小的计算量的同时，能较全面地反映神经元的活动特性．通过与其他模型的比较，对神经元各部分的结构与其功能的关系有进一步的认识．     

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．     

膜计算在图像处理领域应用研究综述

随着计算机与信息技术的高速发展,图像处理已深入到各行各业,海量数据以及复杂算法所面临的高速实时处理成为图像处理领域急需解决的问题.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,已被证明能以多项式时间求解计算难问题.综述膜计算在图像处理领域中的应用,着重从图像低层处理(图像平滑、骨架提取)和中层处理(图像分割、立体匹配、图像配准、图像分解与重建)两方面对膜计算在图像处理领域的应用进行了介绍和分析,并给出了膜计算应用于图像处理领域的今后可能的发展方向.     

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.     

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.     

膜生物反应器在废水处理中的研究和应用

膜分离技术与废水生物处理技术的有机结合——膜生物反应器是一种新型高效的污水处理工艺.综述了膜生物反应器的基本运行方式,膜生物反应器在国内外的研究和应用概况以及应用中存在的主要问题.对膜生物反应器在我国未来废水处理领域的应用前景进行了讨论.     

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.     

细胞膜电场分布的一种模式

细胞膜电场分布是决定细胞膜通道开或关的重要参数。多年来对细胞膜的电场分布一直采用简化模式进行计算。本文提出一种更为真实性的模式,进行计算并导出细胞膜两边电场分布的积分解。在此基础上,对细胞膜两边的荷电分子或离子浓度所产生的电荷分布类型进行讨论。计算结果表明,电场分布依赖于膜的结构、离子浓度及温度。对简单的情况,可导出通道类似于一个电阻,通道内的电场分布可用一电路模拟。通道周围的电场可用一电偶极矩等效。     

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.     

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。     

磁性多层膜的磁滞回线和磁阻曲线的唯像理论研究

基于相干转动的局域能量极小模型和经典的热激活模型研究了包含二次、双二次耦合的磁性多层膜的磁化过程。计算结果表明双二次耦合和磁层的层数对多层膜的磁相图、磁滞回线、磁阻曲线都有重要的影响。在有限温度下，热激活使得磁性多层膜的磁状态间发生跳跃而达到动态平衡。当引入了具有高斯分布的微磁畴元后，计算了系统的磁状态，得到了不同温度下的磁滞回线和磁阻曲线。计算结果较好地解释了形态各异的磁滞回线和磁阻曲线。     

神经元突触前膜C~(2+)通道状态特性及等效电路

本文讨论了由5个子单元组成的单个 C_a~(2+)通道的状态特性,证明了其中任意两个相邻状态之间的跃迁速率与玻尔兹曼能最因子 exp(—ε/KT)有关。对具有 N 个 C_a~(2+)通道的突触前膜进行了等效电路模拟。最后,给出了当突触前膜电位为矩形脉冲时,C_a~(2+)通道启通概率P 的计算机模拟结果。