一個受單細胞有機體啟發(fā)而設計邏輯門的模型

自然現(xiàn)象和生物機制可以成為科學家開發(fā)數(shù)學方法、計算機系統(tǒng)和機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)計算技術和系統(tǒng)，研究一再證明了復制在自然界中觀察到的行為的價值。

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

在先前研究結果的啟發(fā)下，色雷斯德謨克里特斯大學和英格蘭西部大學的研究人員開發(fā)了一個設計邏輯門的模型，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)計算雜志上發(fā)表。

我們的工作旨在設計一個不那么復雜的基于元胞自動機的模型來模擬P.聚頭腦的計算能力。 D.學生誰進行了這項研究，告訴技術Xplore。 “最終目標是設計更有效的生物啟發(fā)算法來解決困難的計算問題?！?/p>

Tsakalos及其同事開展的這項研究建立在該小組先前研究物理激發(fā)的計算工具和機器學習技術的工作基礎上。 研究人員設計邏輯門的新技術體現(xiàn)了元胞自動機(CA)的原理，這是一類經(jīng)常用于解決計算機科學、數(shù)學和物理問題的離散模型。 將CA的特征與機器學習技術相結合，形成了一個反映P.多頭腦行為的魯棒計算模型。

另一位博士說：“我們的模型在每個應用規(guī)則的地方使用強化學習，以了解通往最終目的地的適當路徑是什么?！?D.名學生參與了這項研究，告訴TechXplore。 “與以前開發(fā)的技術相比，其主要優(yōu)點是簡單、能夠?qū)W習和提供隨機不同的結果，這是在實際生物實驗中發(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，研究人員應用了P.polycleum，并測試了它在模擬環(huán)境中設計邏輯門的性能，在模擬環(huán)境中，模型必須識別含有食物來源的迷宮中的最小路徑。

參與這項研究的英格蘭西部大學的研究員Michail-Anisthenis I.Tsompanas博士告訴Tech Xplore說：“這項研究最有意義的成就是成功地模擬了Physarum Polyce頭的行為，從而模擬了計算能力。 這一模型的靈感來源于元胞自動機固有的并行性，但由于學習自動機的隨機性和相應的學習能力，它們對復雜物理現(xiàn)象進行充分模擬的能力得到了進一步的豐富。

由Tsakalos、Dourvas、Tsompanas及其同事設計的生物啟發(fā)計算技術在許多模擬場景中表現(xiàn)得相當好，有效地模擬了邏輯門。 在未來，它們的模型可以應用于各種高度復雜的數(shù)學和計算問題。 它也可以適應復制其他生物和生物現(xiàn)象的行為。

他說：「我們認為，所提出的生物啟發(fā)模型可作為進一步研究的有效工具，用以模擬其他甚至更復雜的生物的行為，并解決類似的圖示問題?！?主持這項研究的色雷斯德謨克里特斯大學的研究員西拉庫利斯告訴TechXplore。