進化膜計算機理與模型研究

《進化膜計算機理與模型研究》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：進化膜計算機理與模型研究
• 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

膜計算旨在研究從生命細胞的結構、功能以及從組織、器官等細胞群的協作中抽象出的計算模型，是計算機科學的新興領域。針對膜計算套用研究非常薄弱和缺乏求解套用問題的模型及算法等關鍵問題，本項目擬從進化膜計算機理、膜算法模型及實現算法、膜計算模型的模式挖掘與表示、進化膜計算模型及算法四方面，系統深入地研究由簡單到複雜問題求解的膜計算模型的構建方法。重點解決從人工膜計算模型中挖掘能有效求解具體問題的基本模式集。通過深入分析膜計算與進化計算的結合機理，挖掘人工膜計算模型的基本模式，採用形式語言進行描述，構建基本模式庫，並設計有效的建模準則和建模算法，實現求解具體問題的膜計算模型的自動構建，以巧妙解決膜系統的可程式性問題，達到提出進化膜計算機理和進化膜計算模型的分析與建模方法這一目標。作為膜計算與進化計算的交叉課題，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，又將為進化計算提供新的套用領域。

結題摘要

針對膜計算套用研究非常薄弱和缺乏求解套用問題的模型及算法等關鍵問題，本項目研究進化計算與膜計算結合的機理與模型。通過四年多艱苦努力和富有成效的研究工作, 實現了項目研究目標，獲得了具有創新性的研究成果，在進化計算方法、膜計算模型、膜計算最佳化方法和膜計算模型自動設計等方面獲得了重要研究結果：(1) 提出自主差分進化設計方法，為差分進化及超啟發式最佳化方法性能改善提供了新思路，並用於解決燃料電池參數最佳化建模問題；(2) 建立梯形模糊數模糊推理脈衝神經膜計算模型，並用於求解電力系統故障診斷問題；(3) 提出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；(4) 提出組織型膜計算最佳化方法，並用於求解多種工程最佳化問題；(5) 分析膜算法動態進化行為，解釋膜系統在膜算法中的作用；(6) 提出膜系統自動全設計方法，設計出一般多項式膜系統，初步探討了最小膜系統設計問題，在該方向獲得了突破性進展。這些成果為膜計算套用提供了新的建模方法和新工具，也為進化計算提供了新的套用領域。出版中文專著1部，待出版英文專著1部，在國際國內學術刊物和重要國際會議上發表學術論文51篇，其中SCI論文33篇(包括8篇JCR一區論文和1篇ESI論文)，獲得國家授權發明專利7件，申請國家發明專利12件。培養青年科技骨幹5名、博士生9名、碩士生28名。