Talk about P systems.
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@ -67,7 +67,7 @@ language={English}
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howpublished = {\url{http://ppage.psystems.eu/}}
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}
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@book{păun2002membrane,
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@book{paun2002membrane,
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title={Membrane Computing: An Introduction},
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author={P{\u{a}}un, Gheorghe},
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isbn={9783540436010},
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@ -145,3 +145,19 @@ pages={271-284}
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address = {Hingham, MA, USA},
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keywords = {Computational complexity, Membrane computing, Register machines}
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}
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@incollection{FLGPVZ2014,
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year={2014},
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isbn={978-3-642-54238-1},
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booktitle={Membrane Computing},
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volume={8340},
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series={Lecture Notes in Computer Science},
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editor={Alhazov, Artiom and Cojocaru, Svetlana and Gheorghe, Marian and Rogozhin, Yurii and Rozenberg, Grzegorz and Salomaa, Arto},
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doi={10.1007/978-3-642-54239-8_13},
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title={Flattening in (Tissue) P Systems},
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url={http://dx.doi.org/10.1007/978-3-642-54239-8_13},
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publisher={Springer Berlin Heidelberg},
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author={Freund, Rudolf and Leporati, Alberto and Mauri, Giancarlo and Porreca, Antonio E. and Verlan, Sergey and Zandron, Claudio},
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pages={173-188},
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language={English}
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}
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103
recherche.tex
103
recherche.tex
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@ -214,17 +214,110 @@ correspondance directe avec les systèmes de réécriture de
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multiensembles permet de formuler immédiatement les mêmes résultats
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pour ceux-ci.
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\subsection{Travaux hors thèse}
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Avant le début de ma thèse et pendant mon doctorat j'ai travaillé sur
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des problèmes qui n'étaient pas directement reliés à ceux qui sont
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exposés dans le manuscrit. Ces travaux se situent également dans le
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cadre du calcul naturel et de la théorie des langages formels. Je me
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suis premièrement concentré sur les systèmes à membranes ({\em
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membrane systems}) qui sont un modèle inspiré par la structure et
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fonctionnement de la cellule biologique. J'ai aussi travaillé sur les
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systèmes à réactions ({\em reaction systems}) qui représentent une
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abstraction formelle d'un réacteur biochimique. Finalement, j'ai
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participé à des travaux dans le domaine des grammaires de tableaux
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({\em array grammars}), un modèle qui étend les grammaires classiques
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à la réécriture des parties des tableaux.
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\subsubsection{Systèmes à membranes}
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Le modèle des systèmes à membranes a été introduit par Gheorghe Păun
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qui s'est inspiré de la nature et du fonctionnement de la cellule
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vivante~\cite{Paun98computingwith,paun2002membrane,Paun:2010:OHM:1738939}. Un
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système à membranes est un ensemble de compartiments imbriqués les uns
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dans les autres et délimités par des membranes ; une membrane contient
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un multiensemble d'objets, chacun desquels représente une molécule
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biochimique. Les interactions entre les molécules sont modélisées par
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l'action des règles de réécriture de multiensembles. Même si les
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systèmes à membranes sont essentiellement des systèmes de réécriture
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parallèle de multiensembles~\cite{FLGPVZ2014}, ils représentent la
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cellule vivante de façon naturelle ce qui donne un outil clair et
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puissant pour la modélisation des processus biologiques et plus
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généralement des systèmes dynamiques complexes.
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Les thématiques que j'ai abordées dans ma recherche sur des systèmes à
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membranes se divisent principalement en trois groupes :
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\begin{itemize}
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\item la création des outils performants et flexibles de simulation
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des systèmes à membranes,
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\item développement des algorithmes distribués qui peuvent être
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ensuite implémentés dans des systèmes biologiques,
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\item étude de la puissance de calcul des différentes variantes
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étendues du modèle de base.
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\end{itemize}
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La création d'un simulateur de systèmes à membranes a toujours été une
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question très pertinente qui a attiré beaucoup d'efforts de la part
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des chercheurs dans le domaine. Un tel simulateur est un outil
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essentiel qui permet de tester si une construction concrète réalise le
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comportement désiré. J'ai participé à ce travail en développant un
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simulateur avec des moteurs des simulations échangeables pouvant être
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réalisés en des langages différents. J'ai notamment fourni un moteur
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de simulation utilisant la technologie OpenCL de programmation
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parallèle sur les cartes graphiques et un autre, plus flexible mais
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moins performant, implémenté en Haskell.
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En ce qui concerne le développement des algorithmes distribués, je me
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suis tout d'abord focalisé sur les modèles de systèmes à membranes
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sans horloge ({\em clock-free membrane systems}), dans lesquels chaque
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application d'une règle peut durer un temps réel arbitraire. L'absence
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de l'horloge globale rapproche le modèle des systèmes parallèles
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composés d'un certain nombre de processus qui interagissent. Dans mon
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travail, j'ai exprimé les mécanismes de synchronisation en termes de
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règles de réécriture de multiensembles et j'ai montré comment ces
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mécanismes pouvaient être utilisés pour la résolution des problèmes de
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concurrence classiques.
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Nous avons continué l'exploration des algorithmes distribués en
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implémentant les chaînages avant et arrière ({\em forward and backward
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chaining}) dans les systèmes à membranes actives, c'est-à-dire les
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systèmes dans lesquels les membranes peuvent se diviser. Le chaînage
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avant est une méthode de déduction qui applique des implications
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logiques en partant des prémisses pour en déduire de nouvelles
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conclusions. Le chaînage avant consiste donc à construire toutes les
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conclusions déductibles à partir des axiomes jusqu'à ce que la
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proposition cible est obtenue. Par opposition, le chaînage arrière
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part des conclusions pour essayer de remonter aux axiomes. Le chaînage
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arrière a souvent tendance à explorer moins de possibilités et est
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préféré dans les cas d'utilisation pratiques. Il est remarquable que
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les implications logiques se prêtent à une représentation naturelle en
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termes de règles de réécriture de multiensembles ; or c'est de cette
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similarité que nos constructions profitent. De plus nos
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implémentations bénéficient du parallélisme intrinsèque aux systèmes à
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membranes.
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Concernant les variations du modèle de base, nous avons proposé une
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extension assez naturelle qui permet aux systèmes à membranes de se
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modifier eux-mêmes. Dans le cadre de ce genre de système, les règles
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de réécriture sont données par le contenu de certaines pairs de
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membranes. Il est ainsi possible de modifier les règles au cours de
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l'évolution du système en rajoutant ou en supprimant des objets des
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membranes qui définissent ces règles. Nous avons donné à ces systèmes
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l'appellation de systèmes polymorphes ({\em polymorphic membrane
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systems}) et nous avons montré que le polymorphisme permettait de
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calculer des fonctions exponentielles avec des règles relativement
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simples. Je me suis ensuite intéressé à la puissance de calcul de
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systèmes polymorphes dans leur version la plus élémentaire et j'ai
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démontré quelques résultats concernant les bornes inférieures et
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supérieures de la famille des langages qu'ils peuvent engendrer. J'ai
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prouvé également l'existence d'une hiérarchie infinie dans cette
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||||
famille des langages.
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\begin{itemize}
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||||
\item systèmes à membranes,
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||||
\item systèmes à réactions,
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||||
\item grammaires de tableaux.
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\end{itemize}
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Les sujets de recherche que j'ai abordé sont le
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travaux de thèse
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||||
travaux hors thèse
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||||
automate cellulaires
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programmation
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