用于逻辑门设计的非常规仿生模型
新兴技术
2020-03-10 v2
摘要
近年来，一种被充分研究的生物基质，即多头绒泡菌（Physarum polycephalum），已被证明在求解难以解决的复杂数学问题中能找到恰当且高效的方案。P. polycephalum 的原生质体是一个单细胞，可作为丰富的生物计算范例。因此，它过去已成功用于求解图中的各类路径问题与组合问题。本工作中，这种有趣的行为被一种稳健的非常规计算模型所模拟，该模型从细胞自动机和学习自动机的概念中汲取灵感。具体而言，我们采用具有学习能力的细胞自动机（CAs）原理来开发一种稳健的计算模型，能够恰当地建模上述生物基质，从而捕捉其计算能力。CAs 非常擅长建模生物系统与求解科学问题，因其能体现系统的本质属性：全局行为由局部交互的简单组分所产生。所得到计算工具在将 CAs 与学习能力结合后，应适用于建模生物体的行为。因此，所提仿生模型的固有能力与计算特性被着重用于实验验证 Physarum 建模逻辑门的能力，同时试图在配置有食物源的特定迷宫中寻找最短路径。针对各类逻辑门给出的仿真结果在定性与定量上均与相应实验结果吻合良好，证明了该非常规仿生模型的有效性，并为其增强用于各类计算应用提供了有益见解。
引用
@article{arxiv.2002.05767,
title = {Unconventional Bio-Inspired Model for Design of Logic Gates},
author = {Theofanis Floros and Karolos-Alexandros Tsakalos and Nikolaos Dourvas and Michail-Antisthenis Tsompanas and Georgios Ch. Sirakoulis},
journal= {arXiv preprint arXiv:2002.05767},
year = {2020}
}