No abstract

Metabolic P (MP) systems are a class of P systems and are based on metabolic process which is used by living organisms. We review for the purpose of experimental research the MP system development, implementation and modeling. To implement MP systems in dedicated hardware, some specifications need to be determined. We look into the possibility of modeling MP systems in fixed point arithmetic capable hardware and determine the minimal needed bit count for selected MP system model. A way to improve the accuracy of fixed point calculations is proposed, which includes the modification of MP grammar. This modification is done using a simple rule to multiply and divide constants in MP grammar equations. The resulting calculations have more than 250 times smaller error when compared to original calculations. When investigating the performance of MP calculations, it is determined that the time needed for all calculations to finish depends linearly on the number of modeled systems. Metabolinė P sistema yra P sistemos klasė, pagrįsta metabolinio proceso, būdingo gyviesiems organizmams, taikymu. Siekiant pasirengti įgyvendinti MP sistemas aparatine įranga, pateikiama MP sistemų kūrimo, įgyvendinimo ir modeliavimo literatūros analitinė apžvalga. Įvertinama galimybė modeliuoti MP sistemas taikant fiksuotojo kablelio aritmetiką. Imitaciniais eksperimentais nustatytas minimalus pasirinktam MP sistemos modeliui taikyti reikiamas žodžių ilgis. Pasiūlytas būdas fiksuotosios aritmetikos skaičiavimo tikslumui padidinti. Šio būdo esmė yra MP gramatikos modifikavimas pagal konstantų daugybos ir dalybos taisyklę. Skaičiavimus atliekant modifikuota sistema, paklaida esti daugiau nei 250 kartų mažesnė. Tiriant MP sistemų našumą nustatyta, kad skaičiavimo trukmė tiesiškai priklauso nuo modeliuojamų sistemų skaičiaus.

No abstract

Disertacija rengta 2014-2019 metais Vilniaus Gedimino technikos universitete. Vadovas prof. dr. Dalius NAVAKAUSKAS (Vilniaus Gedimino technikos universitetas, elektros ir elektronikos inžinerija-T 001). Vilniaus Gedimino technikos universiteto Elektros ir elektronikos inžinerijos mokslo krypties disertacijos gynimo taryba: Pirmininkas prof. dr. Vytautas URBANAVIČIUS (Vilniaus Gedimino technikos universitetas, elektros ir elektronikos inžinerija-T 001). Nariai: prof. dr. Algirdas BAŠKYS (Vilniaus Gedimino technikos universitetas, elektros ir elektronikos inžinerija-T 001), prof. habil. dr. Gintautas DZEMYDA (Vilniaus universitetas, informatikos inžinerija-T 007), dr. Ofer HADAR (Negevo Ben-Guriono universitetas, Izraelis, elektros ir elektronikos inžinerija-T 001), prof. dr. Jurij NOVICKIJ (Vilniaus Gedimino technikos universitetas, elektros ir elektronikos inžinerija-T 001). Disertacija bus ginama viešame Elektros ir elektronikos inžinerijos mokslo krypties disertacijos gynimo tarybos posėdyje 2019 m. gegužės 31 d. 13 val. Vilniaus Gedimino technikos universiteto senato posėdžių salėje.

No abstract

Metabolic P (MP) systems are a part of the infobiotics research field. The intravenous glucose tolerance test (IVGTT) MP system models glucose-insulin interactions. MP system implementation in software is well researched, although there is a lack of techniques for hardware implementation, specifically with field programmable gate arrays. In this article the existing techniques are examined first, including combinative, single digital signal processor element, and pipelined. Then the specifics of six different IVGTT MP systems are analyzed. Having in mind these specifics, a new unified combinative IVGTT MP system implementation in field programmable gate arrays is proposed. Carried out experimental investigation results confirm, that the proposed unified system in comparison with single IVGTT MP systems, uses 36% less digital signal processor and 49% less look-up table resources of the field programmable gate arrays. Santrauka Metabolinė P (MP) sistema yra naujos infobiotikos mokslo srities dalis. Intraveninio gliukozės tolerancijos testo (IVGTT) MP sistema modeliuojama gliukozės ir insulino sąveika. MP sistemų įgyvendinimas programinėmis priemonėmis yra gerai ištirtas, tačiau trūksta MP sistemoms įgyvendinti aparatinėje įrangoje, konkrečiai – lauku programuojamose loginėse matricose (LPLM), skirtų metodų. Šiame straipsnyje iš pradžių aptariami taikytini žinomi įgyvendinimo būdai: kombinacinis, vieno skaitmeninio signalų apdorojimo elemento ir srautinis. Vėliau nagrinėjamos šešios skirtingos IVGTT MP sistemos ir nustatomi jų ypatumai. Atsižvelgiant į bendras IVGTT MP sistemų savybes, pasiūlomas naujas apibendrintas kombinacinis IVGTT MP sistemų įgyvendinimo būdas, kuris sujungia visas minėtas sistemas vienoje LPLM. Palyginus apibendrintą sistemą su atskiromis IVGTT MP sistemomis, nustatyta, kad apibendrinta sistema naudoja 36 % mažiau skaitmeninių signalų apdorojimo elementų ir 49 % mažiau peržvalgos lentelių visoms šešioms žinomoms IVGTT MP sistemoms apskaičiuoti.