《問題驅動膜計算模型的自主演化設計與建模機制》是依託西南交通大學，由張葛祥擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：問題驅動膜計算模型的自主演化設計與建模機制
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張葛祥
- 依託單位：西南交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
膜計算模型是基於生物細胞結構及功能和組織、器官等細胞群協作的一種離散分散式並行分層或網狀結構計算模型，是計算機科學的前沿研究領域。針對膜計算模型的可程式性難題，本項目擬從膜計算模型演化機理和問題驅動膜計算模型的評價、自主演化設計及建模機制等四方面，系統深入地研究求解三類問題(完全明確且在多項式時間內可解的問題、完全明確的NP 難問題和不完全明確問題)的膜計算模型自動設計方法，提出問題驅動膜計算模型的自動構建思想和建模機制。以膜計算模型演化機理研究為基礎，著力解決如何建立與求解問題相適應的膜計算模型自主評價模型這一關鍵問題。通過分別提出三類問題求解的膜計算模型自主演化設計方法，以及對所構建的模型進行測試、驗證和評價，實現提出問題驅動膜計算模型自主演化設計方法和建模機制的項目研究目標。本項目研究成果將為膜計算套用提供新的建模方法和新工具，同時也為計算機科學探索高性能計算提供新的思路和方法。
結題摘要
膜計算模型是基於生物細胞結構及功能和組織、器官等細胞群協作的一種離散分散式並行分層或網狀結構計算模型，是計算機科學的前沿研究領域。針對膜計算模型的可程式性難題，本項目研究問題驅動膜計算模型的自動構建方法。通過四年多艱苦努力和富有成效的研究工作, 實現了提出問題驅動膜計算模型自主演化設計方法和建模機制的項目研究目標，獲得了具有創新性的研究成果，在膜計算模型演化機理、問題驅動膜計算模型評價、自主演化設計和建模機制等四方面獲得了重要研究結果：(1) 提出了進化膜計算模型演化動態行為分析方法，從種群多樣性和算法收斂性等方面揭示了進化膜計算的優勢與不足，展現了進化膜計算的研究意義；(2) 提出了膜計算模型自動設計的評價方法，為多種類型膜計算模型的自動構建奠定了理論基礎；(3) 提出了自然語言產生膜系統的自動設計方法，獲得了一般多項式膜系統的自動產生方法及其所需計算資源的公式；(4) 建立梯形模糊數和時序模糊推理脈衝神經膜計算模型，並用於求解電力系統輸電網、高速列車電力牽引網和捷運電力牽引網的故障診斷問題；(5) 設計了最佳化脈衝神經膜計算模型及算法，開啟脈衝神經膜系統求解最佳化問題的新研究方向；(6) 構建了非一致有輪移動機器人控制器膜系統，實現其路徑規劃和軌跡跟蹤。(7) 根據大熊貓生態系統特點，設計了大熊貓種群動態膜系統，能較為準確地預測大熊貓種群動態變化。這些成果拓展了膜計算套用研究領域，也為電力系統故障診斷、移動機器人控制、生態系統建模等提供了新的建模方法和新工具。獲得四川省自然科學二等獎，國際會議ACMC 2017最佳論文獎和最佳學生論文獎；在德國Springer出版英文專著1部，在中國科學出版社出版中文專著1部；發表SCI論文35篇、EI論文3篇、中文核心期刊論文3篇、國際會議論文11篇，包括SCI一區論文11篇和IJNS高被引論文1篇，國際SCI期刊IJCCC專刊特邀論文；獲得國家授權發明專利10件，申請國家發明專利5件；培養青年科技骨幹3名、博士生6名、碩士生15名。
