基于元胞自动机的复杂生物系统演化模型研究

发布时间：2025-07-03 03:05

　　复杂系统(Complexity System)是指由一些相对简单的个体部件由于相互之间错综复杂的作用而形成的一个统一而复杂的整体。复杂系统涵盖极广,几乎无处不在,包括经济系统、社会系统、工程系统和生物系统等。研究复杂系统的学科称为复杂性科学(Complexity Science)。在人们对生命的研究过程中,生命向来都被认为是非常复杂的。生物种类繁多,数量庞大,生命现象十分错综复杂,所以生物复杂系统(Biocomplexity System)也是可以被誉为“复杂巨系统”,是所有复杂系统中复杂性最强的一类。当前,对复杂系统的研究不仅是系统科学发展的前沿,也是许多其他学科研究的前沿和热点,被许多科学家誉为“21世纪的科学”。因此对复杂系统进行深入的研究有十分重要的意义,也对各交叉学科的共同发展有促进作用。 本文采用系统仿真的方法来研究复杂生物系统,依据元胞自动机原理建立了四个生物系统动力学的仿真模型。在文中分别对细菌信息通讯中的群体感应、介质中激发波的传播、鱼群高度趋向游动和蚁群最短寻食路径的动力学行为建立了模型,并进行了计算机模拟。我们发现,系统仿真的时序图与系统真实的演化过程非常的...

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图3一2元胞自动机的邻域分类

图3一2元胞自动机的邻域分类1)冯·诺依曼(von.Neumann)型一个元胞的上、下、左、右相邻4个元胞为该元胞的邻居，如图3一2所示。这里，邻居半径r为1，其邻居定义如下:，·和‘一(v*，V，刀V*一。卜卜，一v，卜l

图3一3元胞自动机的组成

3)扩展的摩尔（Moore）型将以上的邻居半径:扩展为2或者更大，即得到所谓扩展的摩尔型邻居，如上图3一2所示。其邻居定义如下:J--.乙___、，!____，.1____!，__f_、<sub>。<....

图4一2具有随机性移动特性的细菌通讯演化过程

我们将以费氏弧菌(叮加j口fz’scherj)为例，研究细菌信息通讯的演化过程及群感效应的产生。费氏弧菌的行为集为“不发光”与“发光”，在计算机模拟中由“黑色”表示发光，“灰色”表示不发光。图4一2和图4一3分别给出了模拟费氏弧菌随机性移动和趋向性移动的信息通讯演化过程的一些时序....

图4一3具有趋向性移动特性的细菌通讯演化过程

我们将以费氏弧菌(叮加j口fz’scherj)为例，研究细菌信息通讯的演化过程及群感效应的产生。费氏弧菌的行为集为“不发光”与“发光”，在计算机模拟中由“黑色”表示发光，“灰色”表示不发光。图4一2和图4一3分别给出了模拟费氏弧菌随机性移动和趋向性移动的信息通讯演化过程的一些时序....

本文编号：4055666