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生物鲁棒性的研究进展 被引量:9
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作者 朱炳 包家立 应磊 《生物物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第5期357-363,共7页
生物鲁棒性是指在受到外部扰动或内部参数摄动等不确定因素干扰时,生物系统保持其结构和功能稳定的一种特性。目前已经发现生物鲁棒性普遍存在于生物系统整体、器官、细胞、分子等各种层次,如细菌趋化、细胞周期、细胞信号通讯、基因突... 生物鲁棒性是指在受到外部扰动或内部参数摄动等不确定因素干扰时,生物系统保持其结构和功能稳定的一种特性。目前已经发现生物鲁棒性普遍存在于生物系统整体、器官、细胞、分子等各种层次,如细菌趋化、细胞周期、细胞信号通讯、基因突变、生物发育、基因网络等等。产生生物鲁棒性的作用机制主要是生物系统的反馈、冗余、模块和结构稳定等。稳定鲁棒性和品质鲁棒性是生物鲁棒性研究的两个重要命题,数学模型是生物鲁棒性研究的重要手段。认识生物鲁棒性对癌症、AIDS、糖尿病等疾病的发生、发展和治疗有重要意义。文章从上述几个方面综述了生物鲁棒性的研究进展。 展开更多
关键词 生物鲁棒性 稳定性 鲁棒度
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生物鲁棒性对电磁防护仿生的借鉴 被引量:5
2
作者 包家立 朱朝阳 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期2433-2441,共9页
随着电气化和信息化技术的发展,各种电气和电子系统或设备混叠在同一空间使用的情况愈来愈多,并且电气和电子系统或设备正以前所未有的速度向高频、高速、高精度、高可靠性、高灵敏度、高密度(小型化、大规模集成化),大功率、小信号、... 随着电气化和信息化技术的发展,各种电气和电子系统或设备混叠在同一空间使用的情况愈来愈多,并且电气和电子系统或设备正以前所未有的速度向高频、高速、高精度、高可靠性、高灵敏度、高密度(小型化、大规模集成化),大功率、小信号、复杂性等方向发展,使电磁兼容问题更加突出,对通信设备、计算机系统、军用装备、医疗设备等等的安全有效性构成了巨大的挑战。电磁防护仿生是解决电磁兼容问题的一个潜在方法。因此,综合评述电磁防护仿生现有技术和未来可以仿生的生物鲁棒性研究方向。在介绍生物鲁棒性的自然属性基础上,着重介绍生物鲁棒性反馈、简并和冗余、模块、演化或进化的结构机制,鲁棒性与脆弱性的权衡、稳定鲁棒性、品质鲁棒性等行为机制。分析结果表明借鉴生物鲁棒性设计电子或电气系统的电磁防护是一种电磁兼容设计途径,尤其是生物系统的遗传、进化、变异、突变的行为可以提示电子或电气系统的电磁防护设计应该是时变的、自适应的和权衡的。数学模型、网络理论、热力学理论,尤其是非平衡耗散结构理论是生物鲁棒性仿生研究的基本理论。未来的研究关注几个主题:1)仿生物鲁棒性的系统结构;2)系统的结构和参数的时变性;3)鲁棒性与脆弱性的权衡;4)系统稳态、鲁棒裕度、鲁棒度的电磁防护评价。 展开更多
关键词 电磁防护 电磁兼容 生物鲁棒性 复杂电磁环境 仿生
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基于生物鲁棒性的一类微生物连续发酵优化模型及其并行算法
3
作者 蒋广茂 翟金刚 《鲁东大学学报(自然科学版)》 2013年第4期293-298,381,共7页
针对一类微生物连续发酵生产1,3-丙二醇问题,基于生物鲁棒性,建立了最优控制和优化模型.证明了最优控制解的存在性,构造了并行粒子群算法,并通过大规模并行计算得到了底物最优流加策略.数值结果显示该流加策略可以显著提高稳态时刻1,3-... 针对一类微生物连续发酵生产1,3-丙二醇问题,基于生物鲁棒性,建立了最优控制和优化模型.证明了最优控制解的存在性,构造了并行粒子群算法,并通过大规模并行计算得到了底物最优流加策略.数值结果显示该流加策略可以显著提高稳态时刻1,3-丙二醇的浓度. 展开更多
关键词 连续发酵 1 3-丙二醇 最优控制 并行算法 生物鲁棒性
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生物鲁棒性的控制论方法
4
作者 朱炳 包家立 朱朝阳 《生物物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第S1期492-493,共2页
生物鲁棒性是生物系统整体特性中的一种,它指生物系统在受到外部扰动或内部参数摄动等不确定因素干扰时,系统仍保持其结构和功能稳定的一种性质。
关键词 生物鲁棒性 稳定性 神经元
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电磁场扰动下的细胞系统鲁棒性 被引量:14
5
作者 郑秀秀 包家立 朱朝阳 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期3837-3845,共9页
生物鲁棒性是生物系统抵抗外界扰动或内部参数摄动引起系统行为变化的一种能力。电磁场是一种外界物理因素,可以对生物体产生影响。为了建立一种电磁场扰动下生物系统稳定鲁棒性的研究方法,以Lyapunov理论为基础,用电磁场细胞暴露系统... 生物鲁棒性是生物系统抵抗外界扰动或内部参数摄动引起系统行为变化的一种能力。电磁场是一种外界物理因素,可以对生物体产生影响。为了建立一种电磁场扰动下生物系统稳定鲁棒性的研究方法,以Lyapunov理论为基础,用电磁场细胞暴露系统实时记录了在磁感应强度B为0、0.09、0.38、0.76、7.33、14.78 m T的电磁场暴露下细胞内活性氧自由基(ROS)和钙离子(Ca2+)的含量,分析了电磁场扰动前的细胞状态稳态点和稳定域,以及电磁场扰动后的状态转移和稳定鲁棒域。结果表明:(1)细胞无扰时ROS的稳态点是46.157~120.913,Ca2+的稳态点是25.430~55.686,ROS的稳定域半径是1.688~10.278,Ca2+的稳定域半径是2.782~13.345;(2)B〈7.33 m T的电磁场扰动没有提高胞内ROS含量,B为14.78 m T的电磁场扰动可阶跃性提高胞内ROS含量,B为0和0.09 m T的电磁场扰动没有提高胞内Ca2+含量,B为0.38 m T的电磁场扰动可持续性提高胞内Ca2+含量。结论是:(1)无电磁场扰动时,细胞内ROS和Ca2+状态可以保持稳定;(2)电磁场扰动在较高水平(如B为14.78 m T)时,才能改变细胞内ROS和Ca2+的状态;(3)细胞的鲁棒域与电磁场的磁感应强度无关。 展开更多
关键词 极低频电磁场 ELF-EMFs 生物鲁棒性 细胞 LYAPUNOV稳定性 钙离子 活性氧自由基
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外扰作用下细胞内稳态鲁棒性实验研究 被引量:2
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作者 杨国平 应磊 +1 位作者 包家立 朱朝阳 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第3期363-369,共7页
内稳态是一种重要的生理现象,是生物反应动态平衡的结果。以内皮细胞为对象,用H2O2作为外源扰动剂,建立一种外扰作用下细胞内钙稳态鲁棒性的分析方法,包括以控制理论Lyapunov及鲁棒性理论为基础的扰动前稳态点和稳定域、扰动后状态转移... 内稳态是一种重要的生理现象,是生物反应动态平衡的结果。以内皮细胞为对象,用H2O2作为外源扰动剂,建立一种外扰作用下细胞内钙稳态鲁棒性的分析方法,包括以控制理论Lyapunov及鲁棒性理论为基础的扰动前稳态点和稳定域、扰动后状态转移和稳定鲁棒域。通过对照和1、10、305、0、100μmol/L 5种不同剂量H2O2扰动人脐静脉内皮细胞实验,获得6组48个细胞(每组8个细胞)内钙浓度数据,分析细胞内钙稳态和扰动剂稳定鲁棒域。结果表明:(1)受扰动前,细胞内钙稳态点从0.709到8.189不等,表现出明显的个体差异;稳定域半径r从0.654到2.650不等,表明细胞稳定性较好,可以排除后续扰动实验中细胞不稳定对结果的影响。(2)受扰动后,细胞内钙初态对细胞受扰后内钙状态转移影响不大。(3)H2O2为1μmol/L时可使4个细胞发生渐进稳定,为10μmol/L时可使2个细胞渐近稳定,为30μmol/L时可使1个细胞渐近稳定,说明稳定鲁棒域与细胞个体有关;该内皮细胞种族的内钙稳态鲁棒域至少在50μmol/L以内。结论表明:利用控制理论方法设计生物鲁棒性实验,并实现细胞内钙稳态定量化分析,是一种有效的方法。 展开更多
关键词 生物鲁棒性 内稳态 鲁棒域 稳定性 状态图
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微生物发酵非线性系统辨识、控制及并行优化研究
7
作者 冯恩民 修志龙 袁金龙 《数学建模及其应用》 2015年第2期1-11,共11页
主要研究微生物发酵过程中不同工况下的非线性、非光滑且无法求得解析解的动力系统及其主要性质,建立了具有数百个不同动力系统为主要约束、有连续与离散两种辨识参量、依据实验数据与生物系统鲁棒性为性能指标的辨识模型,阐述了此类辨... 主要研究微生物发酵过程中不同工况下的非线性、非光滑且无法求得解析解的动力系统及其主要性质,建立了具有数百个不同动力系统为主要约束、有连续与离散两种辨识参量、依据实验数据与生物系统鲁棒性为性能指标的辨识模型,阐述了此类辨识模型与最优控制模型的建立方法、数值模拟方法及并行优化计算方法,并介绍了笔者的著作《非线性发酵动力系统——辨识、控制与并行优化》的基本内容。 展开更多
关键词 非线性动力系统 辨识模型 生物系统鲁棒性 并行优化
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甾体微生物转化:糖皮质激素氢化可的松生物转化的鲁棒性及其研究应用
8
作者 杨顺楷 《应用与环境生物学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期230-238,共9页
结合作者所在实验室半个世纪从事的甾体微生物转化研究,聚焦国内外仅次于抗生素制药的甾体激素药物中的糖皮质激素药物氢化可的松(hydrokotisone,HC)生物转化研发过程,应用工业微生物鲁棒性理论,结合国内外HC半合成路线,评述工业生物转... 结合作者所在实验室半个世纪从事的甾体微生物转化研究,聚焦国内外仅次于抗生素制药的甾体激素药物中的糖皮质激素药物氢化可的松(hydrokotisone,HC)生物转化研发过程,应用工业微生物鲁棒性理论,结合国内外HC半合成路线,评述工业生物转化产生HC的研究进展,特别是该过程所使用的2株具有较高鲁棒性、可以直接实现向甾体底物Reichstein’s化合物S(RS/RSA)引入C11β-羟基的丝状真菌,新月弯孢霉(Curvularia lunata)AS 3.4381和蓝色犁头霉(Absidia orchidis)AS 3.65的研究情况.本实验室近20年的研究重现了新月弯孢霉60%的HC得率的国外报道水平,具有在国内替换低效率蓝色犁头霉AS3.65工艺路线的可行性;8个研发案例充分说明提高我国糖皮质激素HC工业生产水平,无论是改良菌株,还是改进生物转化工艺的开发应用,实现微生物甾体转化工业的经济性鲁棒性是可行的. 展开更多
关键词 生物鲁棒性 甾体微生物转化 新月弯孢霉AS 3.4381 蓝色犁头霉AS 3.65 Reichstein’s化合物S(RS/RSA) C11β-羟基化 糖皮质激素氢化可的松
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电磁防护仿生研究进展 被引量:6
9
作者 刘尚合 马贵蕾 +2 位作者 满梦华 张明亮 张永强 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期1750-1761,共12页
随着电磁环境日趋复杂及电子系统电磁敏感度不断升高,传统电磁防护技术的不足正日渐突出,电子系统的电磁环境适应性面临严峻挑战,亟需创新电磁防护理论与技术。受生物鲁棒性启发以提高电子系统的抗扰度为目的开展电磁防护仿生研究,为解... 随着电磁环境日趋复杂及电子系统电磁敏感度不断升高,传统电磁防护技术的不足正日渐突出,电子系统的电磁环境适应性面临严峻挑战,亟需创新电磁防护理论与技术。受生物鲁棒性启发以提高电子系统的抗扰度为目的开展电磁防护仿生研究,为解决这些科学难题提供了新的思路,并引起国内外研究者的广泛关注。重点对生物鲁棒性启发的电磁防护仿生研究现状及相关研究进行了较全面的综述。具体阐述了开展电磁防护仿生研究的动机、内涵及研究路线,综述了近年来国内外开展生物鲁棒性启发的电磁防护仿生研究的最新进展,指出了该研究面临的挑战及未来潜在的研究方向。 展开更多
关键词 电磁防护仿生 复杂电磁环境 生物鲁棒性 生物神经系统 人工智能
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语音识别在倒谱领域中的验证
10
作者 段波 尹卓华 +1 位作者 许卫 王顺琼 《昆明冶金高等专科学校学报》 CAS 2012年第5期37-40,共4页
为了验证语音识别系统的鲁棒性,对其过程进行监控,设置了一个假想情景:用一个人来模仿别人的讲话,通过混合转换装置,在倒谱领域中,声音转换能够对音频信号进行计算和修改,通过实验得知身份识别系统的鲁棒性是可以实现的。
关键词 语音识别 倒谱领域 交流仿真 混合转换 生物测量验证的鲁棒性
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半定规划鲁棒不可行性研究
11
作者 李玉强 贺国平 《生物数学学报》 CSCD 北大核心 2009年第4期747-750,共4页
本文给出了一种判别半定规划鲁棒不可行的准则,通过该准则我们可判断模型对输入数据是否敏感,进而决定是否应该利用鲁棒优化建模的方法对模型进行重新建模,使其所求解具有鲁棒性.避免了所给模型在实际应用中存在较大的风险性,为更好的... 本文给出了一种判别半定规划鲁棒不可行的准则,通过该准则我们可判断模型对输入数据是否敏感,进而决定是否应该利用鲁棒优化建模的方法对模型进行重新建模,使其所求解具有鲁棒性.避免了所给模型在实际应用中存在较大的风险性,为更好的应用鲁棒优化建模方法提供了理论依据. 展开更多
关键词 半定规划 鲁棒优化 鲁棒不可行 生物鲁棒性
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