资源描述：
《布尔网络的分析与控制_矩阵半张量积方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第37卷第5期自动化学报Vol.37,No.52011年5月ACTAAUTOMATICASINICAMay,2011布尔网络的分析与控制
2、矩阵半张量积方法程代展1齐洪胜1赵寅1摘要布尔网络是描述基因调控网络的一个有力工具.由于系统生物学的发展,布尔网络的分析与控制成为生物学与系统控制学科的交叉热点.本文综述作者用其原创的矩阵半张量积方法在布尔网络的分析与控制中得到的一系列结果.内容包括:布尔网络的拓扑结构,布尔控制网络的能控、能观性与实现,布尔网络的稳定性和布尔控制网络的镇定,布尔控制网络的干扰解耦,布尔(控制
3、)网络的辨识,以及布尔网络的最优控制等.关键词矩阵半张量积,逻辑系统,布尔(控制)网络,状态空间与正规子空间DOI10.3724/SP.J.1004.2011.00529AnalysisandControlofBooleanNetworks:ASemi-tensorProductApproach111CHENGDai-ZhanQIHong-ShengZHAOYinAbstractBooleannetworkisapowerfultoolfordescribinggeneregulatorynetwork.Wit
4、hthedevelopmentofthesystemsbiology,theanalysisandcontrolofBooleannetworksbecomeahottopicformultidisciplinaryresearch.ThispapersurveyssomerecentresultsobtainedintheanalysisandcontrolofBooleannetworksusingsemi-tensorproductofmatrices.Thecontentsofthispaperincl
5、udethetopologicalstructureofBooleannetworks,thecontrollabilityandobservability,realization,stabilityandstabilization,disturbancedecoupling,identi¯cation,andoptimalcontrolofBoolean(control)networks.KeywordsSemi-tensorproductofmatrices,logicaldynamicsystems,Bo
6、olean(control)networks,statespaceandregularsubspace早在1943年,McCulloch和Pitts在其论文由于布尔网络较好地揭示了细胞和基因的结构《内在神经活动的逻辑微积分》一文中宣称:大脑和演化过程,它随后成为系统生物学家、物理学家可以模拟成逻辑运行的网络,比如`与'、`或'、`非'和系统科学家们共同关心的热点问题.这方面的论等等",在当时,往轻了说,这也是一个革命性的思文非常多.主要关心的问题有布尔网络的拓扑结想,产生了极大的影响."[1]从1961年
7、到1963年,构[5¡7]、动力学特征[8¡9]、生物系统的布尔建模与分Jacob和Monod发表了他们关于遗传回路的一系析[10¡11]等.除确定性布尔网络外,概率布尔网络列论文.这项工作使他们获得了诺贝尔奖.他们论也是一个研究热点[12].近年来,对布尔控制网络的述说:`任何细胞都包含着几个调节基因,这些基因研究兴趣正在上升.文献[13]指出:系统生物学像开关一样,能够打开或关闭其他基因'.如果基因的主要目标之一就是要发展复杂生物系统的控制理能够相互打开和关闭,那么就会有遗传回路"[1].正论(Oneof
8、themajorgoalsofsystemsbiologyis是在这些工作的基础上[1],Kau®man经过多年的努todevelopacontroltheoryforcomplexbiological力,在1969年首次提出了用布尔网络刻画细胞和基systems)".因调控网络的理论[2].文献[1]对Kau®man提出布由于布尔网络的动力学过程是一个逻辑演化系尔网络理论的经过作了感人描述.而Kau®man自统,而现有的对逻辑系统进行数学分析的工具甚少,己在此后的一本通俗读物中对布尔网络与基因和生因此,在讨论
9、上比较困难.例如,对布尔网络的不动命的关系作了极其详尽生动的解释[3].他的另一本点和极限圈的讨论,在笔者之前的工作基本上是针著作[4]则对细胞、基因和布尔网络作了系统深入的对一个一个具体系统来讨论,缺少统一公式和一般理论探讨.性结果.布尔控制系统方面的理论研究结果更是少得可怜.收稿日期2010-07-02录用日期2011-01-14笔者十几年来致力于矩阵半张量积的研究,该Manusc
