前 言

前 言

膜系统也称为P系统,是一类分布式并行计算模型,由欧洲科学院院士Gheorghe Pǎun于1998年提出,正式论文于2000年发表。2003年,美国科学情报研究所将膜计算作为计算机科学的前沿领域,使得该领域得到广泛的关注。膜计算最基本的理论框架主要受生物细胞、组织以及器官功能与结构的启发而形成。相关研究成果已经证明,基于膜系统的计算能力与图灵机是等价的,从理论上讲可作为理想的计算机器。

迄今为止,膜计算领域已经取得了丰硕的成果。例如,相关研究已经提出的若干膜系统作为产生语言、产生数以及计算函数等的计算设备都是图灵机通用的,并能在多项式时间甚至线性时间内求解NP难问题。从理论上讲,膜系统的计算效率会高于当前的电子计算机。通过对该领域的研究,可以深入理解细胞体信息处理能力并获得对这种能力的有效操控,为生物系统的建模与仿真提供新的工具。因此,膜计算对于计算机科学、生物学、医学等学科有着深远的影响。

对于标准膜系统,以往通常假定每条规则的执行时间为一个单位时间。但是这种假设过于理想化,实际的生化反应通常受到多种因素的影响,其执行时间往往难以预知。本书基于生物实际,主要研究时间无关模式下P系统的计算能力、计算有效性以及计算效率等性能。从某种程度上讲,排除了生化反应中多种因素的影响,时间无关模式下系统会有更好的容错能力。因此,本书对现有膜系统研究范围进行扩展建立了相应的时间膜系统,从而获得了鲁棒性能更好的计算系统。

在本书的编写过程中,得到了长江师范学院大数据与智能工程学院的多方面支持,以及重庆邮电大学计算机科学与技术学院夏书银副教授的鼎力帮助,在此一并致谢。最后,深深地感谢为本书出版给予帮助的所有人。

鉴于作者水平有限,书中若有纰漏错误,敬请读者批评指正。