基于细胞间通讯的膜计算系统与算法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61602192
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0214.新型计算及其应用基础
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Optimization problems in engineering and modeling of ecological population systems need to investigate computing systems with complex topology. Because of the complexity and dynamic of their computing systems, the known methods cannot obtain ideal simulation results in the aspect of reliability, robustness and optimal performance, etc. Communication membrane systems are computing models inspired by cells and fluidity of intercellular substances, and membrane structures of such systems are relatively simple, which have many essential features to model and simulate for computing systems: distribution, parallelism, scalability, etc. In this project, associate the complex membrane structure of cells with several advantages of communications membrane systems as mentioned above, communication membrane systems with complex topology and its membrane evolutionary algorithms are designed; investigating the dynamic and computational power of new communications membrane systems; constructing new communications membrane systems with cell division, which are used to solve hard computational problems, and studying the computational complexity of such systems; moreover, designing membrane algorithms based on new communication membrane systems with static and dynamic membrane structure to solve various problems. The project will provide a new class of bio-inspired computing devices for population dynamics of ecological systems, and also provide new ideas and new methods for evolutionary membrane computing.
工程实际中的优化问题、生态种群系统建模等都需要研究具有复杂拓扑结构的计算系统。由于其计算系统的复杂性和动态性,已有的计算方法在可靠性、鲁棒性和优化性能等方面无法获得模型仿真的理想结果。通讯膜计算系统是基于细胞及细胞间物质具有流动性特性设计的膜结构相对简单的理论计算模型,具有许多适用于系统建模仿真的优点:离散性、并行性和可扩展性等。本项目拟结合细胞本身复杂的膜结构及通讯膜系统的诸多优点,设计具有复杂结构的新型通讯膜计算模型及膜进化算法,发展新型通讯膜系统动态特性;研究新型通讯膜计算系统的计算能力;在引入细胞分裂等计算空间生成方法的基础上,设计新型通讯膜系统求解计算困难问题的膜算法,并研究其计算复杂性;在此基础上,研究静态和动态两类膜结构的新型通讯膜系统在计算机上的实现。研究成果将不仅有望为生态种群系统的动态性研究提供新计算模型和仿真工具,还将为进化膜计算研究提供新思路和新手段。

结项摘要

通讯膜计算系统是基于细胞及细胞间物质具有流动性特性设计的膜结构相对简单的理论计算模型,具有许多适用于系统建模仿真的优点:譬如离散性、并行性和可扩展性等。本项目在新型通讯膜计算系统建立、计算模型的计算能力、计算复杂性等方面开展研究。.在生物计算理论方面,提出了对生化反应时间误差具有容错性的膜计算系统;提出了扁平极大并行使用规则的策略,研究了带促进剂的组织膜计算系统在扁平极大并行模式下的计算性能;提出了带细胞分裂和细胞分离的进化通讯类组织膜系统,发现了该系统中进化通讯规则长度与求解P类、NP类问题的计算复杂性关系。在应用方面,运用MeCoSim软件实现带细胞分离的进化通讯类组织膜系统的计算和仿真。.在IEEE Transactions on NanoBioscience, Information Sciences, Information and Computation等国际期刊上发表论文17篇,其中SCI收录12篇。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(0)
P Systems with Rule Production and Removal
具有规则生成和删除功能的 P 系统
  • DOI:
    10.3233/fi-2020-1885
  • 发表时间:
    2019-10
  • 期刊:
    Fundamenta Informaticae
  • 影响因子:
    0.8
  • 作者:
    Pan Linqiang;Song Bosheng
  • 通讯作者:
    Song Bosheng
A quick survey of tissue-like P systems
类组织 P 系统的快速调查
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Romanian Journal of Information Science and Technology
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Bosheng Song;Yingxin Hu;Henry N. Adorna;Fei Xu
  • 通讯作者:
    Fei Xu
Predicting Disease Related microRNA Based on Similarity and Topology
基于相似性和拓扑结构预测疾病相关的 microRNA
  • DOI:
    10.3390/cells8111405
  • 发表时间:
    2019-11-01
  • 期刊:
    CELLS
  • 影响因子:
    6
  • 作者:
    Chen, Zhihua;Wang, Xinke;Song, Bosheng
  • 通讯作者:
    Song, Bosheng
Parallel contextual array P systems
并行上下文数组 P 系统
  • DOI:
    10.1007/s12572-018-0226-9
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    International Journal of Advances in Engineering Sciences and Applied Mathematics
  • 影响因子:
    0.9
  • 作者:
    Somnath Bera;Linqiang Pan;Bosheng Song;K. G. Subramanian;Gexiang Zhang
  • 通讯作者:
    Gexiang Zhang
Flat maximal parallelism in tissue P systems with promoters
具有启动子的组织 P 系统中的平坦最大并行度
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Romanian Journal of Information Science and Technology
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Pan Linqiang;Wang Yanfeng;Jiang Suxia;Song Bosheng
  • 通讯作者:
    Song Bosheng

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其他文献

DNA自组装的可满足性问题模型
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    小型微型计算机系统
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    殷志祥;宋勃升;甄诚;华程
  • 通讯作者:
    华程
单边插入删除膜系统计算能力
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    系统工程理论与实践
  • 影响因子:
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  • 作者:
    谭钢军;谭钢军;宋勃升;宋勃升;陈智华;陈智华;石晓龙;石晓龙
  • 通讯作者:
    石晓龙

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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