[发明专利]一种抑制型布尔网络简并度的计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种简并度计算方法，具体地说是一种抑制型布尔网络简并度的计算方法。

背景技术

微电子技术的飞速进步，大大提高了电子设备的集成化、智能化和精确化水平，使其在通信、交通、金融和军事等领域发挥着越来越重要的作用。但日益增多的电子设备也会有意或无意的发射出高密度、高场强、宽频谱的电磁波，加之雷电电磁脉冲、静电放电电磁脉冲等自然强电磁源，以及核电磁脉冲、高功率微波、超宽带等人为强电磁源，使得空间电磁环境变得日益复杂、恶劣。尽管采取了诸如屏蔽、滤波、接地、瞬态抑制器件和钝感器件以及电磁防护新材料等各种技术手段，现有的电子系统往往仍不能抵御强电磁脉冲的攻击，使传统的电磁防护技术面临新的挑战，威胁着装备的可靠性与适应性。

反观自然界中的生物体，它们体内的信息系统时刻都在遭受着各种环境因素的不间断的“信号轰炸”，如辐射、光照、温度、噪声和电磁场等等。然而经过长期进化的洗礼，生物体对环境刺激具备了一定的抵抗能力与适应能力。例如，大脑的神经细胞每天都有部分凋亡，狗的嗅觉细胞每月都会全部更换一遍，但是其生理功能依然正常，也从未像电子系统那样，因为某一单元部件的损坏导致系统整体的瘫痪或降级。神经系统的信息处理过程会受到多种类型噪声的干扰，但神经计算依然可靠，甚至在某些情况下能够有效利用噪声信号。这些优异的生物抗扰现象为电磁防护领域带来了全新的启示，“电磁防护仿生”研究便应运而生。

电磁防护仿生研究的目标是通过探索生物信息处理的抗干扰与自修复机制，将生物机制引入电磁防护领域，突破领域转换的关键科学问题，研究电磁防护仿生原理、仿生模型、仿生器件与仿生系统，提出电磁防护仿生的新原理和新方法，为提高电子装备在复杂电磁环境下的可靠性与适应性，提供一种全新的理论与技术支撑。此项研究面临的科学问题可归纳为：

(1)生物信息处理的抗扰机制；

(2)从生物抗扰机制到电子系统电磁防护领域的转换方法；

(3)面向应用的仿生抗扰电路设计与实现方法。

模仿生物简并性的电磁防护技术研究是电磁防护仿生的一个研究方向。简并性是生物神经系统抵御干扰和损伤的重要机制。在生物网络中，简并性是指系统内不同结构的节点集合在特定环境下具有相同功能或产生相同输出的一种属性。简并性是一种系统属性而不是特定的结构对象，它普遍存在于生物系统的各个层次却没有固定的结构形式。例如，不同的三联密码子可以编码同一种氨基酸；不同的蛋白质能够催化同一种酶反应；不同的基因型能够调控产生相同的表现型；不同抗体能够约束同一种抗原；不同的神经元回路能够影响同样的运动输出；不同的信号转导途径能够表达相同的信息等。因此，依据生物网络的简并性特征，利用数学方法度量生物网络的简并性，找到生物网络简并度的计算方法，进而将该计算方法推广到电子系统领域，就成为借鉴和模仿生物简并性现象，实现从生物抗扰机制到电子系统电磁防护领域转换的重要途径。

发明内容

本发明的目的之一就是提供一种抑制型布尔网络简并度的计算方法，采用该方法可使对生物简并性的认识从定性的描述上升到定量的刻画，便于准确地认知复杂生物网络中的简并性现象。

本发明的目的之二就是提供一种抑制型布尔网络简并度的计算公式，采用该公式可对抑制型布尔网络的简并度进行计算。

本发明的目的之一是这样实现的：一种抑制型布尔网络简并度的计算方法，其特征是，包括如下步骤：

第一步，计算抑制型布尔网络的目标功能真值表；所述抑制型布尔网络包括输入层、转导层和输出层，所述输入层具有l个节点，所述转导层具有m个节点，所述输出层具有t个节点；

第二步，对所述转导层中的m个节点进行集合划分，共划分出个集合，k为一个集合中所含节点的个数，1≤k≤m；对所划分的集合进行分组，将所含节点个数相同的集合归为一组，每一组记作X^k；每一组中包含个集合，将每一组中第z个集合记作集合的补集记作

第三步，确定每一个集合的独立作用网络，并计算每个集合独立作用网络的实际状态真值表；

第四步，根据每个集合独立作用网络的实际状态真值表，以及功能完备度函数，计算每个集合的功能完备度，每个集合的功能完备度即为每个集合对所述抑制型布尔网络整体功能的独立贡献量；

所述功能完备度函数的表达式为：