Membrane computing とは

膜コンピューティング(またはMC)は、生物学的細胞、特に細胞膜の研究から新しい計算モデルを発見しようとするコンピュータ科学の領域である。これは、細胞モデルを作成するサブタスクです。
メンブレンコンピューティングは、分散された並列コンピューティングモデルを扱い、シンボルオブジェクトのマルチセットを局所的に処理します。したがって、進化規則は、進化する物体が膜によって画定された区画にカプセル化されることを可能にする。コンパートメントと環境との通信は、プロセスに不可欠な役割を果たします。 1998年に最初にモデルを構想したGheorghePăunの後に、様々なタイプの膜システムがPシステムとして知られています。
P系の必須成分は膜構造であり、組織や神経網のように細胞のような膜の階層配列、または膜のネット(グラフの節点に置かれる)である。 Pシステムは、多くの場合、図面を使ってグラフィカルに描かれます。
膜という概念の背後にある直感は、生物学の3次元小胞です。しかし、概念自体はより一般的であり、膜は2つの領域のセパレータとみなされる。膜は、2つの領域の間の選択的通信を提供する。 GheorghePăunのように、ユークリッド空間は有限の「内側」と無限の「外側」に分かれています。選択的なコミュニケーションはコンピューティングが始まる場所です。
グラフィカル表現は、研究されているモデルのバリエーションに応じて、多くの要素を持つことができます。例えば、規則は特殊記号δを生成することができ、この場合、それを含む膜は溶解され、そのすべての内容は領域階層内で上に移動する。
生物学からの様々な示唆と、膜ベースのマルチセット処理装置のアーキテクチャと機能を定義する可能性の範囲は事実上無限である。実際、膜コンピューティングの文献には非常に多数のモデルが含まれています。したがって、MCは単なる特定のモデルに関連する理論ではなく、区画化されたモデルを考案するための枠組みである。
化学物質は、記号によって、あるいは記号の列によってモデル化される。膜によって画定される領域は、他の記号またはストリング(集合的にオブジェクトと呼ばれる)または他の膜を含むことができ、Pシステムは、皮膚膜と呼ばれるちょうど1つの外部膜と、皮膚膜の下の膜。
オブジェクトがシンボルの場合、リージョン内の多重度は重要です。しかし、いくつかの文字列モデルではマルチセットも使用されます。リージョンには、オブジェクトがどのように生成され、消費され、他のリージョンに渡され、相互にやりとりするかを定義するルールが関連付けられています。システム全体にわたるルールの非決定的な最大並列適用は、システム状態間の遷移であり、遷移のシーケンスは計算と呼ばれる。休止状態を示すために特定の目標を定義することができ、その時点で計算結果は特定の領域に含まれるオブジェクトになります。あるいは、結果は、皮膚膜から環境に送られた物体から構成されてもよい。
多くのバリアントモデルが研究されており、ブール充足可能性(SAT)問題や旅行セールスマン問題(TSP)などのNP完全問題を解決する目的で少数膜のシステムの計算上の普遍性を証明することに焦点を当てている。 Pシステムは空間と時間の複雑さを交換し、生きた細胞の自然なプロセスを説明するためにモデルを使用する頻度は少なくなります。この研究では、理論的にはハードウェア上に実装できるモデルが考案されています。今日まで、Pシステムは実用的なシステムが与えられているにもかかわらず、実用化されたことのないほぼすべての理論モデルである。