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膜计算模型中若干运算的研究及仿真实现

艾淼  
【摘要】: 膜计算模型(也称P系统)是从生物细胞的组织结构、功能中得到启发,抽象出的一种分布式、并行性的新型计算模型,它是自然计算的一个新分支。由于其内部结构的一些固有特性,P系统有着强大的计算能力,甚至有超越图灵机局限的可能,因而得到了广大科研工作者的关注。P系统根据结构不同可分为细胞型、组织型、神经型,本文专注于研究细胞型结构的P系统:转运P系统、通信P系统。 本文的主要研究内容如下: (1)考虑到P系统执行规则的不确定性,它可作为语言的产生器,已有很多研究集中于对其接受语言集的论证,并取得了丰富的成果。去掉规则执行上的不确定性,本文研究了P系统用作函数的运算器。设计了转运P系统、通信P系统下实现任意两个非负整数的加、减、乘、除运算的实例,详细说明了其运行过程,证明了这些运算实例的正确性;同时通过与图灵机相应运算的比较分析,论证了P系统在计算上的优越性。 (2)作为教学、研究的辅助工具,P系统的仿真软件已经出现了很多个版本,分别实现了不同类型的P系统的仿真。但目前这些系统都是国外实验室开发的,国内还没有发现有类似的软件实现。本文实现了转运P系统的仿真软件,给出了整个系统的实现流程和运行演示,定义了转运P系统实例的文件存储格式,对一些关键问题如执行规则的选择、单步更新等进行了描述,设计了相应的处理算法。将前一部分中设计的加、减、乘、除实例输入到软件中,验证了系统的正确性。


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