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本文探讨了计算领域的多个前沿方向，包括结合量子随机性与有源元素机（AEM）的量子随机有源元素机，用于阻碍恶意软件；基于进化处理器网络（NEP）的生物启发模型对克雷布斯循环和苹果酸-天冬氨酸穿梭等代谢过程的模拟；字符串读取无状态多计数器5′→3′沃森-克里克自动机的形式化定义与分类；以及转移P系统（nTP）与脉冲神经P系统（wSNP）之间的模拟关系。研究揭示了这些模型在理论计算、生物过程仿真和安全计算中的潜力，为未来跨领域计算科学的发展提供了新视角。

本文综述了多个前沿计算技术的最新研究进展，涵盖进化编程中的双变异DMEP算法，用于提升全局优化能力；基于P系统的罗马尼亚语单词派生解析方法，支持语料库构建；证明低复杂度蛋白质相互作用网络具备通用计算能力的理论成果；以及利用全光孤子在非线性光纤中实现快速傅里叶变换的创新计算方案。这些跨领域的技术展示了从生物启发计算到全光信息处理的广阔应用前景。

本文介绍了微化学机械系统（μCHEMS）在化学信息处理与计算中的探索。通过基于相变聚合物的智能阀门，实现控制与执行单元的芯片级集成，克服了传统微机电系统依赖外部控制、成本高和可扩展性差的问题。系统利用常规水凝胶、智能水凝胶和可溶性聚合物构建多种流体控制阀门，结合机械传输与化学反应实现并行信息处理，并类比电子冯·诺依曼架构提出μCHEMS的理论框架。文中展示了自动采样模块的应用实例，验证了其在化学分析中的潜力。未来展望包括材料优化、系统集成、多领域应用拓展及与其他先进技术融合，推动μCHEMS向更高效、智能和

本文详细介绍了将3SAT问题多项式时间归约到60-PATS问题的过程，通过设计特定的瓷砖类型集合T和模式P(φ)，利用有向RTAS模拟3Sat评估器电路的自组装过程。文章分析了归约的关键性质，包括唯一性、同构性与信号评估机制，并证明了该归约在理论上的正确性与有效性。此外，探讨了其在DNA自组装和优化求解中的潜在应用，为组合优化与纳米系统设计提供了新思路。

本文探讨了约束模拟退火算法在量子速度极限数值分析中的应用，通过优化控制函数的傅里叶系数以实现高保真度与时间最优性的平衡，并展示了在不同置换矩阵下的实验结果。同时，研究了组合优化在图案自组装中的应用，提出了60-PATS问题并证明其NP难性，为量子计算与自组装系统提供了理论基础与未来研究方向。

本文探讨了量子系统中状态转换速度的物理极限，结合几何与数值方法分析受控量子系统的最短演化时间。以海森堡自旋链为例，引入带限傅里叶级数表示具有变化率和能量约束的控制函数，并通过模拟退火等优化算法求解时间最优控制问题。从几何视角出发，将控制约束映射为SU(N)群上的子流形结构，利用黎曼度量和Killing形式推导出满足能量约束下的量子速度极限下界。研究还总结了当前成果，并展望了未来在度量结构探索、问题关系理解、约束扩展及实际量子应用等方面的发展方向。

本文探讨了组织P系统的控制语言与量子计算中的速度限制两大主题。在组织P系统部分，介绍了细胞操作流程、语言生成机制及其与乔姆斯基层次的关系；在量子计算部分，通过几何方法分析了量子系统的动态演化速度限制，推导了Mandelstam-Tamm和Margolus-Levitin界限，并引入复射影空间与特殊酉群的几何结构来建模时间演化。进一步讨论了时间相关哈密顿量下的控制约束问题，提出基于几何优化的解决思路，并以自旋链系统为例展示了应用流程。最后展望了该领域在复杂系统建模、优化算法及实验验证等方面的发展前景。

本文深入研究了组织P系统（tP系统）相关的控制语言，介绍了其基本概念、系统结构和规则机制，并探讨了不同计算模式下语言的生成特性。通过定义标签函数与控制字，分析了tP系统在最小、并行、最大处理模式及复制、单选、分散传输模式下的行为。结合多个定理，系统地揭示了tP系统生成的语言家族与正则、上下文无关、上下文相关和递归可枚举语言之间的包含关系。研究表明，标签受限时tP系统生成的语言为上下文相关语言的子集，而标签不受限时单细胞单状态系统即可达到递归可枚举语言的计算能力。文章还展示了tP系统在生物信息处理、分布式计算

本文探讨了异步信号传递在瓦片自组装模型（STAM）中的应用，展示了其在线性组件高效构建、燃料高效的图灵机模拟以及谢尔宾斯基三角形严格自组装中的优势。相比传统aTAM模型，STAM通过信号传递机制显著降低了瓦片复杂度和燃料消耗，并首次实现了温度1下缩放因子为2的谢尔宾斯基三角形的严格自组装。同时，研究还引入组织P系统（tP系统），通过规则标签机制生成控制语言，分析其与有限、正则、上下文无关、上下文敏感及递归可枚举语言家族的关系，揭示了tP系统在计算建模与语言生成方面的潜力。

本文探讨了卡片密码协议在投票系统中的应用，通过改进的半加法器和全加法器协议，显著减少了所需卡片数量并保障了信息安全性。同时介绍了异步信号传递瓦片自组装模型（STAM），该模型基于主动胶水机制，在线性结构组装、图灵机模拟和离散谢尔宾斯基三角形构造等方面展现出优于传统模型的性能。STAM结合DNA折纸与链置换反应，为纳米技术和生物模拟提供了新路径，尽管在物理实现与信号管理方面仍面临挑战，但其理论价值与应用前景广阔。

本文介绍了反应系统的分类与模拟方法，以及基于卡片的安全投票方案。通过定义RS(r, i)类和引入k-模拟概念，建立了反应系统的全预序关系并归纳出五个等价类。在投票方面，利用少量卡片实现高效安全的逻辑运算协议，如AND、XOR、复制、半加器和全加器协议，仅需对数数量的卡片即可完成n个选民的投票统计。方案具有资源节省、安全性高和可扩展性强的优势，适用于小型选举和分布式系统，未来可向协议优化、安全增强和应用拓展方向发展。

本文探讨了反应系统的简化与分类，提出了一种基于反应物和抑制剂数量的分类体系，并定义了k-模拟关系用于比较不同反应系统的动态行为。研究表明，任意复杂的反应系统均可由仅含一个反应物和一个抑制剂的系统在6步模拟下等价表示（RS(∞,∞) ≈₆ RS(1,1)），并确立了五个线性有序的等价类：RS(0,0) ≺ RS(1,0) ≺ RS(2,0) ≺ RS(0,1) ≺ RS(1,1)。文章还分析了结果函数的单调性与反单调性特征，展示了反应系统在生物医学（如心脏起搏器建模）和计算机科学中的应用潜力，并提出了未来研究

本文介绍了一种从细胞到组织的心脏起搏器计算模拟方法，基于FRA细胞模型和Watts-Strogatz网络重连规则构建离散模型，研究窦房结的多尺度电生理行为。通过Kuramoto序参数Kf和Kφ量化频率与相位同步特性，分析不同网络结构与动力学条件下集体振荡行为的形成机制。模型揭示了螺旋波、行进细胞等病理状态，并探讨了年龄相关结构与离子通道变化对起搏功能的影响。研究为理解正常及病态窦房结功能提供了理论框架，并展望了模型在实验验证与临床应用中的潜力。

本文探讨了超图自动机在图像语言处理与心脏起搏器组织建模中的理论与应用。在图像语言方面，SA-超图自动机通过模拟王瓷砖系统的自组装过程，能够接受所有可识别图像语言，并利用循环与强循环特性构建可识别的图语言模型。在生物医学建模方面，采用循环细胞自动机结合Kuramoto同步序参数模拟窦房结的电活动，揭示其节律随年龄变化的潜在机制。文章还总结了SA-超图自动机的优势，如不依赖扫描策略、支持并行分析等，并展望其在DNA自组装和心脏疾病研究中的广阔应用前景。

本文探讨了基于物理原理的安全信息传输机制与超图自动机在图案自组装中的理论应用。在安全通信方面，利用电路中的隐藏物理参数构建加密协议，使攻击者即使拥有无限计算能力也难以破解密钥，尤其通过引入不可观测的电阻等变量增强安全性；在理论模型方面，SA超图自动机作为一种不依赖预定义扫描策略的新型自动机，更契合DNA自组装等无序过程，相比Wang自动机更具适应性。文章还分析了两种技术在金融、医疗、纳米技术和生物工程等领域的应用前景，并展望了其与量子技术融合及跨学科发展的未来方向。

本文提出了一种基于物理原理的安全信息传输方法，通过利用弹性绳索的力学特性和电路中电容器的电荷重新分配，实现不依赖单向函数的加密协议。方案中发送方和接收方在私人空间内操作，确保窃听者无法获取关键参数，从而抵御计算能力无限的攻击者。文章详细描述了基于绳索和电路的两种加密协议流程，分析了其安全性，并讨论了对加密模拟攻击和主动攻击者的防御机制，为信息安全提供了新颖的物理层解决方案。

本文探讨了数学推理与物理原理在安全信息传输中的创新应用。一方面，类比演绎推理（ADR）试图模拟数学家的思维过程，推动自动化定理证明的发展；另一方面，基于物理原理的加密协议（如秘密共享、弹性绳加密和电路加密）突破了传统依赖单向函数的密码学框架，提供了对无限计算能力被动攻击者的安全性。文章分析了各类协议的工作机制、安全性及局限性，并展望了其在未来信息安全领域的潜力。

本文探讨了迈向超计算的初步工程尝试，聚焦于赋予计算机进行无限推理的能力。通过回顾Gödel不完备性、Peano算术及Goodstein定理，提出利用类比-演绎推理（ADR）结合Slate系统生成复杂定理的部分证明草图。文章介绍了ADR在映射、转移与验证三个阶段的应用，并分析其相对于传统证明方法的优势与挑战。最终展望了提升ADR可靠性、扩展应用范围及融合机器学习等未来研究方向，为实现能够处理无限结构的智能系统奠定基础。

本文介绍了一种基于浓度的w-机器计算模型，利用光学原理中的光带与波长分布对PSPACE类二进制语言进行高效计算。通过定义w-元组和w-集合等抽象结构，并结合浓缩、归一化、分离与合并等基本光学操作，该模型能够在多项式时间内模拟图灵机的配置转移过程，实现对复杂语言的判定。文章详细阐述了机器的操作机制、关键参数及其在PSPACE问题求解中的应用流程，展示了其在并行计算方面的潜力，同时分析了硬件实现与稳定性方面的挑战，为新型光学计算模型的发展提供了理论基础和研究方向。

本文研究了单忆阻器实现布尔逻辑门的原理及其在计算中的应用，展示了忆阻器利用电流尖峰和短期记忆实现OR门和XOR门的机制，并探讨了其高集成度、低功耗与速度优势及当前面临的输入输出转换挑战。同时，文章引入光射线集中操作对波长机器的影响，证明集中启用的w-机器可在多项式时间内计算任何PSPACE语言，显著提升光学计算能力。最后，提出了未来在提升忆阻器操作速度、优化集中操作、构建大规模电路及拓展应用领域的研究方向，为非常规计算的发展提供了新路径。

本文探讨了阵列插入删除P系统在二维数组语言生成中的计算完备性，证明了其能够生成所有递归可枚举的二维数组语言。同时，提出了一种基于单个忆阻器实现布尔逻辑门的新方法，利用电流尖峰和顺序时间逻辑，实现了OR和XOR门，具有速度快、功耗低的优点，并通过实验验证了可行性。两项研究分别为自然计算和新型计算器件领域提供了创新思路。

本文深入分析了P自动机与数组插入删除P系统的计算能力。研究表明，具有输入映射fperm的P自动机其接受语言类与膜的数量密切相关，形成严格的层次结构；而二维数组插入和删除P系统通过合理的规则设计和膜结构，仅需树高度最多为2即可实现计算完备性，展现出强大的语言生成与计算模拟能力。研究拓展了自然计算模型的理论基础，在生物信息处理与分布式计算等领域具有潜在应用价值。

本文研究了P自动机在不同输入映射下的语言接受能力，重点分析了使用f_{perm}映射时的语言类特征及其与受限对数空间有界图灵机（r1LOGSPACE）的关系。通过引入受限计数器机器接受器（RCMA）和特殊受限计数器机器接受器（SRCMA），建立了P自动机与这些计算模型之间的模拟关系。结果表明：L_X(PA, f_{perm})严格包含于r1LOGSPACE中，且SRCMA与f_{perm}映射下的P自动机构成等价计算能力。进一步地，基于SRCMA的头数变化，揭示了一个无限的语言类层次结构，深化了对P系统计算

本文探讨了量子计算与P自动机的计算能力。在量子计算方面，研究了通过哈密顿量测量实现定理生成与证明提取的可能性，并提出猜想：每个可计算枚举集均可作为某个构造性可观测量的特征值谱，暗示一种新型量子计算机的存在。该模型将图灵机计算历史编码于静态量子态中，可能支持量子意识假说。在P自动机方面，分析了使用排列映射f_perm时的语言接受能力，发现其在顺序和最大并行模式下均被限制在受限对数有界非确定性图灵机语言类内，且膜数量在一元字母表上诱导出严格的无限层次结构。研究成果揭示了两种计算模型的独特性质与潜力。

本文提出一种新型量子计算机，用于实现可计算枚举集的谱表示。通过构建特定量子系统，使集合元素对应于厄米算符的特征值谱，从而利用量子测量同时获取数学陈述及其存在性证明。特别地，当集合编码形式系统的定理时，该方法可生成定理甚至其证明，类比拉马努金式的直觉发现。尽管证明可能需后续经典算法生成且缺乏直观理解，该框架为数学发现和自动证明提供了全新的量子途径，并探讨了其在皮亚诺算术、ZFC等系统中的潜在应用与挑战。

本文深入探讨了群体协议在不同类型图结构上的计算能力，揭示了其与非确定性图灵机之间的紧密联系。通过构建距离-2着色、生成树和输入编码等关键技术，实现了在有界度图和可分离图族上对图灵机的模拟，并建立了基于代理内存和图参数的计算层次结构。研究涵盖了经典群体协议与被动移动机器模型的对比，提出了适用于分布式系统、传感器网络和社交网络的应用场景，为理解去中心化系统中的分布式计算提供了理论基础与实践指导。

本文综述了量子自动机与图上群体协议的研究进展。在量子自动机方面，探讨了量子有限控制器（qfc）转换为确定有限自动机（dfa）的状态数上下界，并分析了其在不同类型量子自动机中的应用；在群体协议方面，研究了不同图结构（如路径图、完全图和可分离图）下的计算能力层次结构，揭示了拓扑结构对计算能力的影响。文章还展望了未来研究方向，包括qfc大小下限的最优性验证、具有开放时间演化的量子自动机研究，以及群体协议在特殊图结构上的计算能力、容错性与稳定性提升等。

本文介绍了带控制语言的量子有限自动机（QFC）及其与确定性有限状态自动机（DFA）之间的转换方法。通过引入线性代数工具，定义了QFC的线性表示，并利用等价关系构造出与之等价的DFA，证明了二者在语言识别上的等价性。结果表明，QFC最多比经典自动机指数级更简洁，且该结论可推广至多种量子自动机模型。文章进一步分析了转换的状态复杂度，探讨了其在语言识别和量子计算中的应用前景，并指出了未来优化与研究方向。

本文研究了阈值测量作为预言机的计算能力，分析了BBE机器在不同精度（无限、无界、有限）下的计算上界，证明其能力介于P/log⋆与BPP//log²⋆之间。同时探讨了量子有限自动机（qfas）及其扩展模型qfcs的规模下限，通过Rabin技术将其转换为等效DFA，建立了与经典自动机的规模关系。文章还讨论了实际应用中的挑战，包括精度实现、时间调度复杂性及量子系统物理实现难题，并提出了未来研究方向：算法优化、实验技术改进和混合系统设计，为量子与经典混合计算模型的发展提供了理论基础与实践指导。

本文探讨了阈值测量作为物理预言机在计算模型中的能力，通过将实验过程建模为图灵机与物理设备的交互，分析了不同类型精度下阈值实验的计算性能。研究涵盖鱿鱼神经元、光电效应和破损天平实验等实例，提出了基于BBE机器的测量模型，并利用二分搜索等算法实现对实数的逼近。结合命题与定理证明，揭示了P/log²⋆和BPP//log²⋆等复杂性类与阈值预言机之间的关系，展示了测量理论与计算理论融合的新路径。

本文全面回顾了2013年非常规计算与自然计算国际会议（UCNC 2013）的组织架构、主题内容与研究成果。会议聚焦超越经典图灵模型的计算范式，涵盖量子、分子、神经、DNA等多种计算类型，展示了异步细胞自动机（m-ACA）、反应系统等创新模型，并强调了计算机科学、生物学与物理学的深度交叉融合。通过特邀报告、常规论文与海报展示，会议呈现了在生物医学模拟、信息安全传输等领域的应用前景，为未来非常规计算的发展提供了重要方向与启示。