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膜计算属于生物分子计算,它将计算理论的思想建立在细胞、组织或更高级生物结构之上,其实质是并行与分布式计算。P系统是理想化的膜计算模型,它用膜内规则的应用表示生物化学过程。模糊P系统是特殊的P系统,在P系统之上引入了模糊集理论来描述细胞内物质的差异性,更真实的描述了膜计算过程。
目前生物上还没有任何P系统的实现,故对P系统计算过程的观察必须借助于模拟系统,研制模拟系统是膜计算研究的一个应用领域,本文属于此领域。
本文选择PRISM作为模拟工具,是因为:PRSIM模型能准确描述膜计算过程,PRISM语言简单实用,而且PRISM模拟器支持三种概率模型,即马尔可夫决策过程、离散时间马尔可夫链和连续时间马尔可夫链,可以模拟模糊P系统计算过程中的不确定性和最大并行性。
建立模糊P系统的数学模型并把数学模型映射到对等的PRISM模型是本文的创新所在,我开发了一小型系统——自动转换器,可以实现转换的自动化。PRISM模型中的命令(command)、变量(variable)以及模块(module)分别对应模糊P系统中的规则(rule)、对象(object)、膜结构(membrane structure),命令行的条件部分可以表示模糊P系统的模糊性,并列的命令行组中有的条件具有重复部分,这可以模拟模糊P系统的不确定性,PRISM可以同时运行多条命令,这可以模拟模糊P系统的最大并行性,这是本文的成果。我还对大量例子进行测试并对一个例子进行了详细的分析,测试表明,模拟既体现了模糊性,也体现了膜计算的不确定性和最大并行性,准确的演示了计算过程,可以作为研究模糊P系统的模拟器。
本文在建模过程中忽略了膜融解符,催化剂,没有规定输出膜,终止字符等;只利用了PRISM概率模型验证器进行PRISM模型的模拟,没有进行模型属性的验证。这些都是今后可以研究改进的地方。