基于动态网络结构的膜计算系统及其算法研究

项目名称： 基于动态网络结构的膜计算系统及其算法研究

项目编号： No.61502012

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2016

项目学科： 计算机科学学科

项目作者： 牛云云

作者单位： 北京大学

项目金额： 21万元

中文摘要： 作为自然计算的一个分支，膜计算不仅为计算机科学提供了一种新型的高性能计算模型，而且在生物医学、语言学、经济学、密码学、机器人控制器等诸多领域具有潜在的应用价值。目前，具有动态网络结构的膜计算系统因其在系统建模、算法设计等方面的独特优势而逐渐引起关注。本项目拟深入研究基于动态网络结构的膜计算模型以及基于该模型的算法。主要研究内容包含以下几点：（1）深入研究膜结构的动态变化对膜计算系统计算能力的影响，构造基于动态网络结构的膜计算系统；（2）结合DNA 纳米技术的最新研究成果，探讨其生物实现方案；（3）在动态网络膜系统框架下，研究进化膜计算算法及其在城镇运输网络中的应用。研究的关键点是：“细胞”间的动态网络连接方式设计以及如何在“细胞”中融入DNA的数据存储与进化特征。该项目为膜系统的生物实现提供了新思路，也为分析结构框架对进化膜计算算法性能的影响提供了依据。

中文关键词： 生物计算模型；膜计算模型；P系统；膜算法；模型实现

英文摘要： As a branch of natural computing, membrane computing not only provides a new type of high performance computing model for computer science, but has potential value of applications in the fields, such as biomedicine, linguistics, economics, cryptography, and robot controller. At present, membrane systems with dynamic network structure are getting more and more attention because of its unique advantage in the aspect of system modeling, algorithm design. This project focuses on membrane systems with dynamic network structure and membrane-inspired algorithms based on these computing models. The main content includes: (1) Construction of membrane systems with dynamic network structure based on the research on dynamic network structure’s influence on computing power. (2) Design of the biological realization scheme of membrane computing models with dynamic network structure combining with the latest research results of DNA nanotechnology. (3) Applications of membrane-inspired algorithms in the framework of membrane systems with dynamic network structure on urban traffic network design. The key points are how to design dynamic connections between “cells” and how the “cell” integrates data storage and evolution characteristics of DNA. The project not only provides a new idea for the biological implementation of membrane systems with dynamic network structure, but also provides the basis for the analysis of the influence of algorithm structure on the performance of membrane-inspired evolutionary algorithms.

英文关键词： biological computing model;membrane computing;P system;membrane algorithm;model realization