学位论文简介

由于对大自然的好奇心的驱使，人类开始深入探索自然界各种现象。这引导了越来越多的研究者致力于通过模拟自然界现象构建不同的计算模型，从而推动了自然计算的发展。膜计算，作为自然计算的一个分支，源于对活细胞结构和功能的启示，构建了一种独特的计算模型，即膜系统，简称为 P 系统。虽然已经出现了多种膜系统的变体，但不论从计算理论还是实际应用的角度来看，这些系统仍有着巨大的发展空间。本文提出了四种全新的网状结构膜系统，如下所述：

(1) 具有质粒和多通道的类神经膜系统（NPMC P 系统）：原核细胞，例如细菌。本文将提出一种具有质粒和多通道的类神经膜系统。NPMC P系统不仅实现了图灵机的功能，而且在计算能力上具备更强的表现。

(2) 具有突触权重和突触延时的脉冲神经膜系统（W DSN P 系统）：真核细胞，如神经元。通过引入突触权重和延时，本文提出了 W DSN P 系统。该系统不仅具有图灵通用性，还能解决子集和问题。

(3) 具有突触权重和多通道的动态阈值脉冲神经膜系统（DSN P − W M 系统）：本文引入了动态阈值神经元，并结合突触权重和多通道，提出了 DSN P − W M 系统。相较于传统脉冲神经膜系统，DSN P − W M 系统在计算能力上取得了提升。

(4) 具有同步规则和通道状态的单向类组织膜系统：本文引入同步规则策略，提出了具有同步规则和通道状态的单向类组织膜系统。该系统具有图灵通用性，并在计算能力上有所提高。

主要学术成果

[1] Yanyan Li, Bosheng Song, Xiangxiang Zeng.  Rule synchronization for monodirectional tissue-like P systems with channel states[J]. Information and Computation, 2022, 285: 104895. (CCF A, 第一作者)

[2] Yanyan Li, Bosheng Song, Xiangxiang Zeng. Spiking neural P systems with weights and delays on synapses [J]. Theoretical Computer Science, 2023, 968: 114028. (CCF B, 第一作者)

[3] Yanyan Li, Bosheng Song, Xiangxiang Zeng. Neural-like P systems with plasmids and multiple channels[J]. IEEJ Transactions on NanoBioscience, 2023, 22(2): 420-429. (SCI，第一作者)

[4] Yanyan Li, Bosheng Song, Yuansheng Liu, Xiangxiang Zeng, Shengye Huang. Dynamic threshold spiking neural P systems with weights and multiple channels[J]. Theoretical Computer Science, Major Revision. CCF B，第一作者)

[5] 宋勃升, 李艳艳, 曾湘祥. 带通道状态通讯膜系统的研究综述[J]. 广州大学学报（自然科学版）, 2021, 20(1): 34-43. (导师第一作者)

[6] Chuanlong Hu, Yanyan Li, Bosheng Song. P systems with proteins on membranes[J]. Mathematics, 2022, 21(10): 4076. (SCI)

[7] Yu Jin, Bosheng Song, Yanyan Li, Ying Zhu. Time-free solution to independent set problem using P systems with active membranes[J].Fundamenta Informaticae, 2021, 182: 243-255. (SCI)

[8] 李艳艳—主持。湖南省研究生科研创新项目（CX20220412）：新型图表示网状膜系统的基础研究，2022.09—2024.01