[發明專利]一種抑制型布爾網絡簡并度的計算方法

有效

• 申請號: 201510046471.0
• 申請日: 2015-01-29
• 公開（公告）號: CN104598748B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 滿夢華;馬貴蕾;張婭;褚杰
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍軍械工程學院
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 石家莊國域專利商標事務所有限公司13112
• 代理人: 胡澎

技術領域

本發明涉及一種簡并度計算方法，具體地說是一種抑制型布爾網絡簡并度的計算方法。

背景技術

微電子技術的飛速進步，大大提高了電子設備的集成化、智能化和精確化水平，使其在通信、交通、金融和軍事等領域發揮著越來越重要的作用。但日益增多的電子設備也會有意或無意的發射出高密度、高場強、寬頻譜的電磁波，加之雷電電磁脈沖、靜電放電電磁脈沖等自然強電磁源，以及核電磁脈沖、高功率微波、超寬帶等人為強電磁源，使得空間電磁環境變得日益復雜、惡劣。盡管采取了諸如屏蔽、濾波、接地、瞬態抑制器件和鈍感器件以及電磁防護新材料等各種技術手段，現有的電子系統往往仍不能抵御強電磁脈沖的攻擊，使傳統的電磁防護技術面臨新的挑戰，威脅著裝備的可靠性與適應性。

反觀自然界中的生物體，它們體內的信息系統時刻都在遭受著各種環境因素的不間斷的“信號轟炸”，如輻射、光照、溫度、噪聲和電磁場等等。然而經過長期進化的洗禮，生物體對環境刺激具備了一定的抵抗能力與適應能力。例如，大腦的神經細胞每天都有部分凋亡，狗的嗅覺細胞每月都會全部更換一遍，但是其生理功能依然正常，也從未像電子系統那樣，因為某一單元部件的損壞導致系統整體的癱瘓或降級。神經系統的信息處理過程會受到多種類型噪聲的干擾，但神經計算依然可靠，甚至在某些情況下能夠有效利用噪聲信號。這些優異的生物抗擾現象為電磁防護領域帶來了全新的啟示，“電磁防護仿生”研究便應運而生。

電磁防護仿生研究的目標是通過探索生物信息處理的抗干擾與自修復機制，將生物機制引入電磁防護領域，突破領域轉換的關鍵科學問題，研究電磁防護仿生原理、仿生模型、仿生器件與仿生系統，提出電磁防護仿生的新原理和新方法，為提高電子裝備在復雜電磁環境下的可靠性與適應性，提供一種全新的理論與技術支撐。此項研究面臨的科學問題可歸納為：

(1)生物信息處理的抗擾機制；

(2)從生物抗擾機制到電子系統電磁防護領域的轉換方法；

(3)面向應用的仿生抗擾電路設計與實現方法。

模仿生物簡并性的電磁防護技術研究是電磁防護仿生的一個研究方向。簡并性是生物神經系統抵御干擾和損傷的重要機制。在生物網絡中，簡并性是指系統內不同結構的節點集合在特定環境下具有相同功能或產生相同輸出的一種屬性。簡并性是一種系統屬性而不是特定的結構對象，它普遍存在于生物系統的各個層次卻沒有固定的結構形式。例如，不同的三聯密碼子可以編碼同一種氨基酸；不同的蛋白質能夠催化同一種酶反應；不同的基因型能夠調控產生相同的表現型；不同抗體能夠約束同一種抗原；不同的神經元回路能夠影響同樣的運動輸出；不同的信號轉導途徑能夠表達相同的信息等。因此，依據生物網絡的簡并性特征，利用數學方法度量生物網絡的簡并性，找到生物網絡簡并度的計算方法，進而將該計算方法推廣到電子系統領域，就成為借鑒和模仿生物簡并性現象，實現從生物抗擾機制到電子系統電磁防護領域轉換的重要途徑。

發明內容

本發明的目的之一就是提供一種抑制型布爾網絡簡并度的計算方法，采用該方法可使對生物簡并性的認識從定性的描述上升到定量的刻畫，便于準確地認知復雜生物網絡中的簡并性現象。

本發明的目的之二就是提供一種抑制型布爾網絡簡并度的計算公式，采用該公式可對抑制型布爾網絡的簡并度進行計算。

本發明的目的之一是這樣實現的：一種抑制型布爾網絡簡并度的計算方法，其特征是，包括如下步驟：

第一步，計算抑制型布爾網絡的目標功能真值表；所述抑制型布爾網絡包括輸入層、轉導層和輸出層，所述輸入層具有l個節點，所述轉導層具有m個節點，所述輸出層具有t個節點；

第二步，對所述轉導層中的m個節點進行集合劃分，共劃分出個集合，k為一個集合中所含節點的個數，1≤k≤m；對所劃分的集合進行分組，將所含節點個數相同的集合歸為一組，每一組記作X^k；每一組中包含個集合，將每一組中第z個集合記作集合的補集記作

第三步，確定每一個集合的獨立作用網絡，并計算每個集合獨立作用網絡的實際狀態真值表；

第四步，根據每個集合獨立作用網絡的實際狀態真值表，以及功能完備度函數，計算每個集合的功能完備度，每個集合的功能完備度即為每個集合對所述抑制型布爾網絡整體功能的獨立貢獻量；

所述功能完備度函數的表達式為：