自然计算的新分支—膜计算

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1、自然计算的新分支—膜计算张葛祥1,潘林强2(1西南交通大学电气工程学院,四川,成都,610031)(2华中科技大学控制科学与工程系,湖北,武汉,430074)摘要作为自然计算的新分支,膜计算是当前计算机科学、数学、生物学和人工智能等多学科交叉的研究热点.概述膜计算的最新动态,以一个简单膜系统为例介绍膜计算的基本概念和基本原理,从细胞型、组织型和神经型三类膜系统以及它们的计算能力和计算效率方面介绍膜计算理论研究进展,通过概括膜计算国内外应用研究成果讨论其应用前景和方向,并从软硬件发展历程分析膜系统软硬实现研

2、究现状.最后给出有关膜计算研究的重要网络资源、热点研究领域和重点关注的问题.关键词自然计算,膜计算,细胞,膜系统,计算能力,计算效率分类号TP301;Q24ASurveyofMembraneComputingAsaNewBranchofNaturalComputingZHANGGe-Xiang1,PANLin-Qiang2(1SchoolofElectricalEngineering,SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu610031,China)(2Departmento

3、fControlScience&Engineering,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430074,China)Abstract:Asanewbranchofnaturalcomputing,membranecomputingisahotcross-disciplinetopic,whichinvolvescomputerscience,mathematics,biologyandartificialintelligence,etc..This

4、paperoutlinedtherecentdevelopmentofmembranecomputing.Asimplemembranesystemwastakenforanexampletointroducebasicconceptsandfundamentalprinciplesofthisarea.Thetheoreticaldevelopmentwassurveyedfromfiveaspects:cell-like,tissue-like,neural-likePsystemsandtheirc

5、omputationalpowerandefficiency.Theprospectanddirectionswerediscussedbysummarizingresearchfruitsofapplicationsintheliterature.Thesoftware/hardwareimplementationforPsystemswasanalyzedtogeneralizetheresearchadvance.Finally,someimportantonlineresources,hottop

6、icsandfurtherresearchpathswereprovided.Keywords:naturalcomputing;membranecomputing;cell;Psystem,computationalpower,computationalefficiency膜计算(membranecomputing)是自然计算的新分支，旨在从生命细胞的结构与功能中，以及从组织和器官等细胞群的协作中，抽象出计算模型[1]。膜计算是由欧洲科学院院士、罗马尼亚科学院院士GheorghePăun于1998年在芬

7、兰图尔库计算机中心的研究报告中提出，正式论文于2000年见刊发表[2]。2003年，该论文被美国科学情报研究所(ISI)列为计算机科学领域的快速突破文章(参见http://www.esi-topics.com)，也成为当年被引用率最高的论文之一，标志着膜计算已经成为一个新兴的研究领域。膜计算自提出以来，受到众多学者的广泛关注，迄今已有包括约25篇博士论文、30余卷国际会议论文集和15本国际期刊专刊在内的约1400多篇文献，涵盖计算机科学、生物学、生物医学、生物信息学、数学、人工智能、自动控制、经济学等多个

8、学科或领域；多种计算模型分别从数学、计算机科学、生物学等基础上进行构建和研究，例如细胞型膜系统、组织型膜系统和神经型膜系统等，其应用也渗透到了计算机图形学、近似优化、密码学、并行计算等众多领域。目前，每年将举行两个关于膜计算的专题国际会议WMC(WorkshoponMembraneComputing)和BWMC(BrainstormingWeekonMembraneComputing)，还有9BIC-TA、UC、CompMod