基因调控网络的控制:机遇与挑战

众所周知,基因调控网络（Genetic regulatory networks,GRNs）是一类基本且重要的生物网络.基因调控网络可以通过输入、噪声、参数以及正负反馈等进行功能的鲁棒性调节与控制.本文首先简要回顾了基因调控网络控制方面的若干研究进展,然后提出了一些与控制相关的基因调控网络的基本科学问题.基因调控网络的控制以生命科学为背景,以控制理论为理论基础.过去几十年,控制论的基本思想与方法逐步渗透到基因调控网络的研究中.同时,来源于生命科学的控制问题也为我们提出了新的机遇与挑战.基因调控网络的控制对生命科学中困扰人类的基本问题,如延长寿命、治愈癌症、糖尿病等顽疾有着非常重要的现实意义.此外,基因调控网络控制研究对合成生物学、网络医学、个性化医学等相关学科的发展具有潜在的应用价值.     

社会控制论及其进展

本文综述控制论应用于社会系统和社会过程的研究及其取得的成就; 介绍社会控制论的诞生、定义和定位; 叙述社会控制论的发展沿革; 小结了社会系统控制论研究的主要方法; 阐明社会控制论的有关主要理论、原理和技术. 在几个实例中, 介绍了自反控制模型、人类活动理论应用、人类前景的研究、基于人工社会的教室行为动态研究和中美知识产权谈判研究等. 最后本文给出分析和评论.     

PLC控制下交流变频器传导干扰抑制方法仿真

交流变频器在工作过程中会对传导线产生非常严重的电磁干扰,为有效消除这种干扰,在PLC控制下设计了一种交流变频器传导干扰抑制方法.首先定义了交流变频器的接收信号,并构建交流变频器传导干扰信号的测量矩阵.将提取的传导干扰特征作为特征向量,利用天线接收信号建立交流变频器传导干扰信号模型,采用线性调频连续波作为发射信号,分析交流变频器传导干扰的特性.然后采用矩阵的方式设置发射信号波形的编码长度,参照单点映射原理对传导干扰信号进行分离和采样,并利用位移矩阵描述交流变频器传导干扰过程,从而实现干扰抑制.实验结果表明:该方法不仅可以提高对干扰分量的检测率,还可以提高干扰抑制有效率.     

非均衡经济的最优控制——中国社会总供需非均衡实证分析

从最优控制论角度研究非均衡宏观市场的调控规律，并对中国社会总供给和总需求的非均衡调控作了实证分析     

博弈控制论简述

博弈控制论是近年来出现的博弈与控制的交叉学科,虽然它融合了博弈和控制双方的工具和方法,但无论从研究对象,研究方法与现有的结论看,它都不完全从属于经典博弈或经典控制的范畴,因此,是一个具有自身特色的新学术生长点.本文的目的是对这个新方向做一个简述介绍,内容包括:i)基于博弈的控制;ii)基于势博弈的优化;iii)博弈中的状态空间方法;iv)国内几个研究博弈控制论的团队.最后,对博弈控制论的未来做一展望.     

人体生物控制论与现代控制论

以人体为系统,阐述了现代控制理论所涉及的控制对象、控制器、反馈、执行机构、校正等在人体系统中的应用.以唯物主义辩证法为指导,吸收现代控制论和系统工程的优越性,对人体控制论进行阐述.     

非均衡经济的最优控制

从最优控制论角度研究非均衡宏观市场的调控规律，并对中国社会总供给和总需求的非均衡调控作了实证分析。     

关于大系统理论的几个问题

本文讨论关于大系统理论的几个问题,即:什么是大系统?大系统理论与控制理论的关系;大系统理论与系统工程的关系;大系统理论与控制论的关系;大系统理论的特殊问题. 作者认为,大系统理论是第三代控制理论的重要内容,是综合自动化的理论基础.另一方面,大系统理论也是系统工程发展的新阶段--动态系统工程.也可以说,大系统理论是控制论的新分支--大系统控制论.大系统理论不是关于系统大小的分类学,而是大规模复杂控制与信息系统分析和综合的方法学,是研究大系统的系统科学.     

控制与信息

维纳（Wiener）是美国的数学家，他除了在数学上有很高的造诣外，还是一位兴趣十分广泛，知识渊博和思想活跃的著名学者。1948年，他的出色著作《控制论》的出版，标志着控制论这一新兴学科的诞生。《控制论》一书的副标题中，明确指出控制论的研究对象是动物和机器中的控制和通讯问题。著名控制论专家、英国生理学家艾什比（Ashby）在其《控制论导引》一书中认为控制论也确实可以定义为：它是研究这样一类系统的科学，在系统中能量是无关紧要的，而信息及控制却非常重要。同时，艾什比强调，控制论是研究复杂系统的，现在大规模的复杂生产…     

自适应实时资源管理技术研究

分析了自适应实时资源管理面临的问题,研究了自适应实时资源管理的构造和常用模式,并指出其不足,最后提出一种基于控制论的实时资源管理模式,对动态实时系统进行自适应实时资源管理.通过建立抽象的实时资源装置,给出反馈控制、自适应控制和智能控制这三种基本模型,将控制论映射到实时资源管理,更好地满足实时系统的需求.     

Signal Transduction Pathways as Concurrent Reactive Systems: A Modeling and Simulation Approach Using LSCs and the Play-Engine

Signal transduction pathways describe how cells respond to extracellular signals which are received by receptors at the cell membrane and usually transferred into the nucleus. In this paper we present our approach to model these signal transduction pathways as concurrent reactive systems by means of Life Sequence Charts and to simulate them using the Play-Engine tool. This aspect is part of a bigger approach, where we provide an extendable system to generate models of signal transduction pathways in different modeling languages and to simulate these models with the corresponding simulation tools.     

A computational approach for nuclear export signals identification using spiking neural P systems

Nuclear export signal (NES) is a nuclear targeting signal within cargo proteins, which is involved in signal transduction and cell cycle regulation. NES is believed to be “born to be weak”; hence, it is a challenge in computational biology to identify it from high-throughput data of amino acid sequences. This work endeavors to tackle the challenge by proposing a computational approach to identifying NES using spiking neural P (SN P) systems. Specifically, secondary structure elements of 30 experimentally verified NES are randomly selected for training an SN P system, and then 1224 amino acid sequences (containing 1015 regular amino acid sequences and 209 experimentally verified NES) abstracted from 221 NES-containing protein sequences randomly in NESdb are selected to test our method. Experimental results show that our method achieves a precision rate 75.41 %, better than NES-REBS 47.2 %, Wregex 25.4 %, ELM, and NetNES 37.4 %. The results of this study are promising in terms of the fact that it is the first feasible attempt to use SN P systems in computational biology after many theoretical advancements.

     

细胞信号网络稳定性的计算机仿真分析

许多疾病的发生、发展与细胞内信号转导密切相关，众多的信号转导途径之间因交互作用和交叉调节而形成了庞大复杂的信号网络，研究这一网络的结构属性、内在组织机制以及信号转导整合的特征，对于认识和理解系统复杂性、生物自适应以及疾病的发病机制，设计与开发新型治疗药物都具有重要的意义。该文根据构建的信号网络模型，采用计算机仿真技术对细胞信号网络对外界攻击的承受能力进行了动力学模拟，仿真结果表明该网络对不同类型的节点所受攻击的承受能力不同。     

基于FPGA的喷气织机引纬控制系统设计

提出了一种新的以FPGA为控制核心的高精度引纬控制系统.以EP3C10F256C8芯片为核心,设计了控制系统的硬件电路和软件结构.利用FPGA程序并行执行实现实时参数调节、编码器检测、引纬控制信号产生等功能.实验结果表明:该引纬控制系统使喷气织机的车速达到1200 r/min,入纬率达到2000 m/min以上,满足喷气织机高速性和对引纬控制信号实时性、一致性的要求,显著提高了喷气织机引纬控制系统性能.     

基于LabVIEW的大型超声速风洞总压测控系统设计与应用

采用NI公司的LabVIEW虚拟仪器技术,对某大型暂冲式超声速风洞总压测控系统进行了深入研究。针对风洞试验压力控制精度要求高、风险性大等特点,通过合理设计信号采集与处理方案和系统控制与安全策略。实现了总压的快速、精准调节和风洞的安全运行。主要介绍了系统的构成、信号采集与处理、控制策略及安全策略。实际应用表明,该系统具有调节快、精度高、稳定性好的特点,实现了基于LabVIEW虚拟仪器技术在大型超声速风洞总压测量与控制中的智能化高效运行。     

自适应逆控制的异步电机变频调速系统研究

将自适应逆控制应用干异步电机变频调速控制,对给定信号、参数摄动和外部扰动分别施以控制,使二者同时达到最佳控制效果,无需在二者之间进行折衷．利用变论域变步长的LMS自适应滤波算法,使自适应逆控制的异步电机变频调速系统及其逆系统辨识的初始收敛速度、时变系统跟踪能力及稳态精度3个指标同时达到最优．仿真实验表明了该控制的先进性和有效性．     

Output regulation with derivative information

Output regulation for a nonlinear plant driven by an exogenous signal is addressed in this paper. In the absence of the standard exosystem hypothesis, we assume availability of the instantaneous values of the exogenous signal and its first time-derivative for use in the control law. We formulate an approximate output regulation problem and characterize solvability in terms of the existence of a certain invariant manifold. The control law we obtain yields a closed-loop system with output exhibiting ultimate boundedness properties with respect to both the first- and the second-time derivatives of the exogenous signal. Performance characteristics are illustrated by application to the linear case and to specific nonlinear examples     

西门子变频器的应用 第3讲 MM4系列变频器在PID中的应用

PID控制是闭环控制中的一种常见形式。反馈信号取自传动系统的输出端,当输出量偏离所要求的给定值时,反馈信号成比例变化。在输入端,给定信号与反馈信号相比较,存在一个偏差值。对该偏差值,经过PID调节,变频器通过改变输出频率,迅速、准确地消除传动系统的偏差,回复到给定值。本文阐述了MM4系列变频器的PID功能。     

基于CTL模型检测的胃腺癌核心路径形式化验证

胃腺癌是消化系统最常见的恶性肿瘤,死亡率居消化道各类癌症之首。其发生发展是多步骤、多因素参与的复杂过程,涉及到多种蛋白分子的改变以及信号通路的异常,但其确切发病机制目前尚不清楚,研究其发病机理,探索有效治疗方法一直是医学研究最重要的课题之一。因此,对胃腺癌信号转导网络的研究有助于阐明其发病机制。目前,在胃腺癌的发生发展过程中由于基因的改变而导致细胞功能的变化,以及癌细胞环境因子通过作用于其受体和信号转导通路而影响其他正常细胞的功能。胃腺癌的信号转导网络非常复杂,通过对胃腺癌信号转导网络离散值模型的分析和验证,说明靶向胃腺癌信号通路或蛋白治疗的优越性。应用符号模型检测技术自动分析靶向信号通路或蛋白是如何影响胃腺癌细胞命运,了解胃腺癌的发生发展机理,从中找到潜在靶点,为治疗胃腺癌提供建议,使研制新的抗癌药物成为可能。     

Application of frequency-following servocompensator to tracking control

A servocompensator with performance of frequency following is applied to a tracking control system whose reference signal includes sinusoidal components. The applied servocompensator is characterized by using signals synchronized with the reference signal in calculating the control input by means of convolution integral. Since the transmission zeros of the closed-loop system are generated at the same locations as the unstable poles of the reference signal automatically, the pole-zero cancellation necessary for asymptotic regulation is achieved. To demonstrate the efficacy of the servocompensator, an experimental apparatus is developed in which the position of a pick up is controlled to hold the distance between the pick up and a rotating disk. In such systems, the misalignment of the disk causes the reference signal to include sinusoidal components. The control error was remarkably reduced at any rotational speed by the servocompensator.