ABC转运器的π-演算模型及其验证

将描述并行、分布式和可移动系统的进程代数应用于系统生物学的形式化描述和行为模拟,给出了SBP依赖式ABC转运器的π-演算模型,分析了其基于状态迁移规则的动态行为演变和构象变化过程,并用自动验证π-演算、通信系统演算CCS的移动工作台MWB对该模型进行了状态跟踪和性能验证. π-演算能够在统一的框架之下捕获分子生物系统的两个关键属性:模块化组织和动态行为,对其既能进行质的又能进行量的推理,证明了π-演算用于分子生物过程抽象描述的可行性.     

代谢网络结构与功能的Petri网分析

发展基因组尺度代谢网络模型的模拟和分析方法有助于学习这些网络的结构与功能关系,是当前计算系统生物学领域的一个重要研究主题。由于具备严格的数学描述,直观的图形表达,外加存在众多的算法和工具,Petri网可能成为代谢网络模拟和分析的有力工具。应用位置/变迁网来分析代谢网络的结构与功能特征,首先建立了巴斯德毕赤酵母代谢的Petri网模型,随后计算了该模型中的P、T不变量,并讨论了它们的生物学意义。     

生化网络的随机Petri网建模与分析

细胞的行为是随机性的,学习细胞中的随机性有助于理解细胞的组织,设计和进化。建立、确认和分析随机的生化网络模型是当前计算系统生物学领域的一个重要研究主题。当前,标准的Petri网模型已经成为生化网络模拟和定性分析的有力工具。尝试使用随机Petri网对生化网络进行建模与分析,简单描述了随机Petri网理论对标准Petri网的扩充,通过对二聚作用和肌动蛋白这两个典型例子的建模与演化模拟,介绍、论证了随机Petri网理论的新应用。     

使用模型检测解决概率布尔网络优化控制

系统生物学期望对复杂生物系统建立一个真实的、可计算的模型,以便于以系统的角度去理解生物系统的演变过程。在系统生物学中,一个重要的主题是通过外部的干预控制发展关于基因调控网络的控制理论,以作为未来基因治疗技术。目前,布尔网络及其扩展的概率布尔网络已经被广泛用于对基因调控网络进行建模。在控制问题的研究中,概率布尔控制网络的状态迁移本质上构成一条有限状态空间的离散时间马尔科夫决策过程。依据马尔科夫决策过程的理论,通过概率模型检测方法解决网络中有限范围优化控制问题和无限范围优化控制问题。针对带有随机干扰且上下文相关的概率布尔控制网络,使用概率模型检测器PRISM对其进行形式化建模,然后将两类优化控制问题描述为相应的时序逻辑公式,最后通过模型检测寻找出最优解。实验结果表明,提出的方法可以有效地用于生物网络的分析和优化控制。     

分子结构与基因序列数据综合可视化方法研究

随着系统生物学的兴起和迅速发展,为了探索不同生物层次信息之间的关联关系,对不同层次生物科学计算数据综合可视化的需求日益迫切。不同层次的生物数据的组织管理是实现综合可视化的基础和关键技术,因此文中面向生物信息可视化领域的需求,基于综合可视化集成框架,提出了一种分子结构与基因序列数据的元数据组织模型与关联数据自动生成方法。该方法通过定义包括分子结构、基因序列以及分子结构/基因序列关联信息三类数据的元数据模型,建立了该两个层次和领域数据的关联关系,确定了关联数据描述格式;利用先进的XML技术实现了分子领域和基因序列领域元数据的自动提取和转换。在此基础之上开发了一个分子结构数据与基因序列数据综合可视化原型系统,取得了良好的试用效果。     

抽象解释及其应用研究进展

抽象解释是一种对用于形式描述复杂系统行为的数学结构进行抽象和近似并推导或验证其性质的理论.抽象解释自20世纪70年代提出以来，在语义模型、程序分析验证、混成系统验证、程序转换、系统生物学模型分析等领域取得了广泛应用.近年来，抽象解释在程序分析、神经网络验证、完备性推理、抽象域改进等方面取得较大进展.基于此，系统综述了抽象解释及其应用的研究进展.首先概述了抽象解释理论的基本概念，介绍了抽象解释理论、抽象域的研究进展；然后概述了基于抽象解释的程序分析方面的研究进展;之后概述了基于抽象解释的神经网络模型验证、神经网络模型鲁棒训练、深度学习程序的分析等方面的研究进展；又对抽象解释在智能合约可信保证、信息安全保证、量子计算可信保证等方面的应用进展进行了介绍；最后指明了抽象解释未来可能的研究方向.     

不确定性的综合描述及其智能决策支持系统

为了克服单一模型描述的不确定的片面性,提出了描述不确定性的综合描述模型,并给出了在智能决策支持系统中的应用。首先在不确定性内涵的阐释的基础上,建立了不确定性的综合描述模型。然后给出了基于不确定性的综合描述模型的不确定知识表示和推理方法。最后给出了基于综合描述模型的智能决策支持系统的体系结构。不确定性的综合描述模型具有全面客观描述不确定性的优点。     

系统生物学的分析与建模

要从系统水平上理解生物系统，必需建立一个新的框架．这个新的框架就是系统生物学，其目的在于在系统水平上阐述和理解生物系统．本文试图以系统控制学科的视点，评述系统生物学的分析与建模的主要思路和方法，以及系统生物学发展现状和可能的发展前景．     

一种系统生物学建模语言的开发

本文设计并实现了一种用于系统生物学研究的交互式解释型语言——B语言及其运行环境。根据系统生物学标记语言(SBML)的标准定义设计B语言的建模语法，介绍了B语言解释器和运行环境的开发过程，最后通过仿真实例对B语言与Matlab语言的仿真方式进行了比较，结果表明B语言可更快速获得仿真结果。     

XPPAUT在系统生物学中的应用

XPPAUT具有卓越高效的计算能力与强大的图形表达能力,尤其在分叉分析方面独具优势,在系统生物学的研究中发挥着重要的作用。本文介绍了XPPAUT的基本知识,通过剖析系统生物学中四类典型的运算问题,如:求随机生物系统的数值解、相平面分析、分叉分析和模拟网络模体的信息处理功能,详细说明了XPPAUT在计算及绘图方面的应用。这将有助于读者深入了解XPPAUT的功能,掌握使用XPPAUT分析研究动力系统的方法。研究表明,XPPAUT计算功能强大,易于编程、理解和应用,是系统生物学研究不可缺少的一个工具。     

Zigbee和Wi-Fi的干扰和共存

Zigbee是近年来出现的一种新兴的短距离无线通信技术,它采用了IEEE802.15.4标准作为其物理层和媒体接入层规范,具有低功耗、低成本和低复杂度的特点.它和Wi-Fi有着不同的应用空间,主要适用于自动控制、远程监控等领域,是Wi-Fi的有效补充.但是由于它们使用的是相同的频段,不可避免地会出现相互之间的干扰.对Zigbee和Wi-Fi的主要特性作了比较,分析了两者产生干扰的原因,在室内环境下具体分析了Zigbee对Wi-Fi的干扰情况,并且提出了两者共存问题的解决方法.     

线面拓扑和度量关系的细分描述和计算方法

由于单独的拓扑关系、度量关系无法区分复杂要素之间的空间关系,在语义描述上存在歧义,提出一种二维空间R~2下空间关系的细分表达模型.该模型将面与线求交后,线面可以表示成n-1个拓扑和度量分量的序列矩阵,在语义上进行更细致的分段描述;采用折线节点微小圆求交的算法,考虑面带洞和目标的不确定性,归纳出线面拓扑关系细分判断的7个规则,以及长度、分割度等度量项的计算方法.最后以土地利用中图斑扣除线状地物计算地类面积为实例,验证了该模型和计算方法对解决实际问题的有效性.     

Criticality- and QoS-Based Multiresource Negotiation and Adaptation

This paper presents design, analysis, and implementation of a multiresource management system that enables criticality- and QoS-based resource negotiation and adaptation for mission-critical multimedia applications. With the goal of maximizing the number of high-criticality multimedia streams and the degree of their QoS, it introduces a dynamic scheduling approach using on-line QoS adjustment and multiresource preemption. An integrated multiresource management infrastructure and a set of scheduling algorithms for multiresource preemption and on-line QoS adjustment are presented. The optimality and execution efficiency of two preemption algorithms are analyzed. A primal-dual-algorithm-based approximation solution is shown (1) to be comparable to the linear-programming-based solution, which is near optimal; (2) to outperform a criticality-cognitive baseline algorithm; and (3) to be feasible for on-line scheduling. In addition, the dynamic QoS adjustment scheme is shown to greatly improve the quality of service for video streams. The multiresource management system is part of the Presto multimedia system environment prototyped at Honeywell for mission-critical applications.     

NURBS曲线曲面的显式矩阵表示及其算法

从 B样条的差商定义出发 ,提出差商展开系数的概念 ,通过差商展开系数显式解析表示式的导出 ,得到任意次 NU RBS曲线曲面系数矩阵的显式解析表示式 ,并给出了求差商展开系数和 NURBS曲线曲面系数矩阵的数值算法 .文中给出的方法适用于一切 NU RBS曲线曲面 ,包括有理和非有理的 Bézier、均匀和非均匀的 B样条曲线曲面 .相应的数值算法计算简单 ,易于实现 .差商展开系数解析表示式为 NU RBS曲线曲面的表示、转换和节点插入、升阶等基本运算以及与差商相关的问题的研究提供了一个统一的构造性工具和应用方法 .     

SCTP与TCP的比较分析

随着VoIP和第3代移动通信的发展，SCTP协议的使用将会越来越多。从分组结构、安全性、多归属、流、数据的发送和接收等几个方面对SCTP和TCP进行了分析比较。说明了为什么SCTP比TCP更适合传送PSTN信令。     

Separating surface emissivity and temperature using two-channel spectral indices and emissivity composites and comparison with a vegetation fraction method

The temperature-independent thermal infrared spectral indices (TISI) method is employed for the separation of land surface temperature (LST) and emissivity from surface radiances (atmospherically corrected satellite data). The daytime reflected solar irradiance and the surface emission at ∼3.8 μm have comparable magnitudes. Using surface radiances and a combination of day-night 2-channel TISI ratios, the ∼3.8 μm reflectivity is derived. For implementing the TISI method, coefficients for NOAA 9-16 AVHRR channels are obtained. A numerical analysis with simulated surface radiances shows that for most surface types (showing nearly Lambertian behavior) the achievable accuracy is ∼0.005 for emissivity (AVHRR channel-5) and ∼1.5 K for LST. Data from the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) is used for calculation of atmospheric attenuation. Comparisons are made over a part of central Europe on two different dates (seasons). Clouds pose a major problem to surface observations; hence, monthly emissivity composites are derived. Additionally, using TISI-based monthly composites of emissivities, a normalized difference vegetation index (NDVI)-based method is tuned to the particular study area and the results are intercompared. Once the coefficients are known, the NDVI method is easily implemented but holds well only for vegetated areas. The error of the NDVI-based emissivities (with respect to the TISI results) ranges between −0.038 and 0.032, but for vegetated areas the peak of the error-histogram is at ∼0.002. The algorithm for retrieving emissivity via TISI was validated with synthetic data. Due to the different spatial scales of satellite and surface measurements and the lack of homogeneous areas, which are representative for low-resolution pixels and ground measurements, ground-validation is a daunting task. However, for operational products ground-truth validation is necessary. Therefore, also an approach to identify suitable validation sites for meteorological satellite products in Europe is described.     

对XPath，XLink和XPointer的分析研究

XML是针对网络应用的一项新技术。当越来越多的信息存为XML文档时,就需要构造一种方式,通过接口获取信息。这就需要一种方法来确定文档各个部分之间的关系,以及访问一个与其他资源有关的文档的内部各部分。XPath,XLink和XPointer这3种语言都可以用来访问数据。其中,XPointer用来确定文档个别部分的位置,XPath与XSLT和XPointer一起使用来对XML文档各部分进行定位,而XLink则用来与XML文档链接。     

Integrated identification and robust control

A framework for integrated identification and control is presented. As part of this framework, frequency domain uncertainty bounds are derived for robust stability tests, a robust stability test for elliptical bounds is developed for SISO systems, a methodology for estimating controller performance is derived, and an optimal experiment design methodology for control-relevant identification is outlined. An example is presented to illustrate how the tools of the framework fit together.     

五指形仿人机械手的设计与实现及示教

设计和实现了一个具有五个手指和手掌的仿人机械手（以下简称仿人机械手）,并利用数据手套对其进行了示教,使其能有效地完成复杂的作业。首先,以现有的仿人机械手研究成果为基础,对仿人机械手进行了优化设计和实现;然后,以数据手套为示教源,对仿人机械手示教模型进行了研究,采用D-H变换矩阵建立了仿人机械手的逆向运动学,解决了示教运动映射问题。最后,利用仿人机械手进行了若干作业实验,实验结果证明了仿人机械手及其示教模型的正确性。     

基于多代理和多优先队列的短信实时并发算法

针对Modem发送短信在实时性、并发性及完整性等性能上存在的缺陷,提出基于多代理、多优先级队列的短信实时并发算法。该算法采用多代理、多优先级队列、线程池等技术手段保证短信控制的实时性、并发性及数据完整性,在算法中使用优先级,使某些信息能够优先发送。通过改造排队论模型和实验对算法进行验证,并将该算法应用于SMAS系统,系统运行结果表明,该算法大幅提高了其发送和接收短信的速度与效率,实现了短信实时性和并发性的目标,优化了SMAS系统的整体性能。