细菌菌落网络中的数据收集：利用分子通信的集体感知与中继

需要微尺度通信的新型生物和工业应用前景，鼓励利用自然界已有的网络基元设计生物兼容通信网络的研究。构建此类网络最有希望的候选之一是改造和工程化特定类型的细菌，这些细菌能够感知、执行，最重要的是能够相互通信。本文描述了一种新的细菌网络架构，使其形成数据收集网络，类似于传统传感器网络。该架构的关键在于网络中的节点本身是一个细菌菌落；因为单个细菌（生物体）是一个微小不可靠且能力有限的元素。我们在两种不同场景下描述了这种网络。我们研究了数据收集（感知和多跳通信）场景（类似于传感器网络），随后研究了多节点网络中的一致性问题。我们将解释菌落中的细菌如何集体协调其行动作为一个节点来执行感知和中继任务，这些任务单个细菌无法（至少可靠地）完成。菌落中的每个细菌通过感知介质中的外部参数（例如来自另一个节点的分子信号）形成信念，并与菌落中的其他细菌分享其信念。然后，经过一些交互，菌落中的所有细菌形成共同信念并作为一个节点行动。我们将对每个细菌的接收过程进行建模，并研究其对节点整体功能的影响。我们将给出数据收集场景中多跳通信的可靠性以及一致性问题中收敛速度的结果。