进化膜计算机理与模型研究

膜计算旨在研究从生命细胞的结构、功能以及从组织、器官等细胞群的协作中抽象出的计算模型，是计算机科学的新兴领域。针对膜计算应用研究非常薄弱和缺乏求解应用问题的模型及算法等关键问题，本项目拟从进化膜计算机理、膜算法模型及实现算法、膜计算模型的模式挖掘与表示、进化膜计算模型及算法四方面，系统深入地研究由简单到复杂问题求解的膜计算模型的构建方法。重点解决从人工膜计算模型中挖掘能有效求解具体问题的基本模式集。通过深入分析膜计算与进化计算的结合机理，挖掘人工膜计算模型的基本模式，采用形式语言进行描述，构建基本模式库，并设计有效的建模准则和建模算法，实现求解具体问题的膜计算模型的自动构建，以巧妙解决膜系统的可编程性问题，达到提出进化膜计算机理和进化膜计算模型的分析与建模方法这一目标。作为膜计算与进化计算的交叉课题，本项目研究成果将为膜计算应用提供新的建模方法和新工具，又将为进化计算提供新的应用领域。

针对膜计算应用研究非常薄弱和缺乏求解应用问题的模型及算法等关键问题，本项目研究进化计算与膜计算结合的机理与模型。通过四年多艰苦努力和富有成效的研究工作, 实现了项目研究目标，获得了具有创新性的研究成果，在进化计算方法、膜计算模型、膜计算优化方法和膜计算模型自动设计等方面获得了重要研究结果：(1) 提出自主差分进化设计方法，为差分进化及超启发式优化方法性能改善提供了新思路，并用于解决燃料电池参数优化建模问题；(2) 建立梯形模糊数模糊推理脉冲神经膜计算模型，并用于求解电力系统故障诊断问题；(3) 提出优化脉冲神经膜计算模型及算法，开启脉冲神经膜系统求解优化问题的新研究方向；(4) 提出组织型膜计算优化方法，并用于求解多种工程优化问题；(5) 分析膜算法动态进化行为，解释膜系统在膜算法中的作用；(6) 提出膜系统自动全设计方法，设计出一般多项式膜系统，初步探讨了最小膜系统设计问题，在该方向获得了突破性进展。这些成果为膜计算应用提供了新的建模方法和新工具，也为进化计算提供了新的应用领域。出版中文专著1部，待出版英文专著1部，在国际国内学术刊物和重要国际会议上发表学术论文51篇，其中SCI论文33篇(包括8篇JCR一区论文和1篇ESI论文)，获得国家授权发明专利7件，申请国家发明专利12件。培养青年科技骨干5名、博士生9名、硕士生28名。