一個(gè)受單細(xì)胞有機(jī)體啟發(fā)而設(shè)計(jì)邏輯門的模型

自然現(xiàn)象和生物機(jī)制可以成為科學(xué)家開發(fā)數(shù)學(xué)方法、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和機(jī)器人的巨大靈感來源。 在過去的幾十年里，通過引入許多迷人的生物啟發(fā)計(jì)算技術(shù)和系統(tǒng)，研究一再證明了復(fù)制在自然界中觀察到的行為的價(jià)值。

作為一種解決復(fù)雜數(shù)學(xué)問題的手段，一種引起特別注意的行為是Physarum Polyce頭，一種單細(xì)胞黏液霉菌，在研究生物現(xiàn)象時(shí)經(jīng)常被用作模型。 在過去，復(fù)制這種特定單細(xì)胞有機(jī)體的行為已被證明有助于解決不同的圖形相關(guān)和組合問題。

在先前研究結(jié)果的啟發(fā)下，色雷斯德謨克里特斯大學(xué)和英格蘭西部大學(xué)的研究人員開發(fā)了一個(gè)設(shè)計(jì)邏輯門的模型，該模型的部分靈感來自P.polyce頭的行為。 他們的論文最初發(fā)表在ar Xiv上，不久將在國際非常規(guī)計(jì)算雜志上發(fā)表。

我們的工作旨在設(shè)計(jì)一個(gè)不那么復(fù)雜的基于元胞自動(dòng)機(jī)的模型來模擬P.聚頭腦的計(jì)算能力。 D.學(xué)生誰進(jìn)行了這項(xiàng)研究，告訴技術(shù)Xplore。 “最終目標(biāo)是設(shè)計(jì)更有效的生物啟發(fā)算法來解決困難的計(jì)算問題?！?/p>

Tsakalos及其同事開展的這項(xiàng)研究建立在該小組先前研究物理激發(fā)的計(jì)算工具和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的工作基礎(chǔ)上。 研究人員設(shè)計(jì)邏輯門的新技術(shù)體現(xiàn)了元胞自動(dòng)機(jī)(CA)的原理，這是一類經(jīng)常用于解決計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)和物理問題的離散模型。 將CA的特征與機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)相結(jié)合，形成了一個(gè)反映P.多頭腦行為的魯棒計(jì)算模型。

另一位博士說：“我們的模型在每個(gè)應(yīng)用規(guī)則的地方使用強(qiáng)化學(xué)習(xí)，以了解通往最終目的地的適當(dāng)路徑是什么?！?D.名學(xué)生參與了這項(xiàng)研究，告訴TechXplore。 “與以前開發(fā)的技術(shù)相比，其主要優(yōu)點(diǎn)是簡單、能夠?qū)W習(xí)和提供隨機(jī)不同的結(jié)果，這是在實(shí)際生物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的。

由Tsakalos，Dourvas和他們的同事介紹的簡單方法可以用來模擬各種生物的行為.. 在他們的研究中，研究人員應(yīng)用了P.polycleum，并測試了它在模擬環(huán)境中設(shè)計(jì)邏輯門的性能，在模擬環(huán)境中，模型必須識(shí)別含有食物來源的迷宮中的最小路徑。

參與這項(xiàng)研究的英格蘭西部大學(xué)的研究員Michail-Anisthenis I.Tsompanas博士告訴Tech Xplore說：“這項(xiàng)研究最有意義的成就是成功地模擬了Physarum Polyce頭的行為，從而模擬了計(jì)算能力。 這一模型的靈感來源于元胞自動(dòng)機(jī)固有的并行性，但由于學(xué)習(xí)自動(dòng)機(jī)的隨機(jī)性和相應(yīng)的學(xué)習(xí)能力，它們對(duì)復(fù)雜物理現(xiàn)象進(jìn)行充分模擬的能力得到了進(jìn)一步的豐富。

由Tsakalos、Dourvas、Tsompanas及其同事設(shè)計(jì)的生物啟發(fā)計(jì)算技術(shù)在許多模擬場景中表現(xiàn)得相當(dāng)好，有效地模擬了邏輯門。 在未來，它們的模型可以應(yīng)用于各種高度復(fù)雜的數(shù)學(xué)和計(jì)算問題。 它也可以適應(yīng)復(fù)制其他生物和生物現(xiàn)象的行為。

他說：「我們認(rèn)為，所提出的生物啟發(fā)模型可作為進(jìn)一步研究的有效工具，用以模擬其他甚至更復(fù)雜的生物的行為，并解決類似的圖示問題?！?主持這項(xiàng)研究的色雷斯德謨克里特斯大學(xué)的研究員西拉庫利斯告訴TechXplore。