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Controllability and optimal control of a temporal Boolean network
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424k
资源说明：标题：“时序布尔网络的可控性和最优控制”
描述：本文研究了时间变量时滞的时序布尔网络的可控性和最优控制问题。利用矩阵半张量积理论，将逻辑系统转化为离散时间变系统。分别提供了两种控制下的可控性必要充分条件。第三，提出了最优控制设计算法。通过示例说明了所提出的结果。
根据上述文件信息，我们可以提炼出以下知识点：
1. 布尔网络：布尔网络是计算生物学和系统生物学中用于建模基因调控网络的数学模型。它由布尔变量和逻辑门（如与、或、非）组成，通过布尔逻辑关系来表示基因间相互作用的动态系统。布尔网络在描述基因表达调控过程中的开关性特征方面具有优势。
2. 时序布尔网络：时序布尔网络是布尔网络的一个扩展，它不仅关注静态的网络结构，还包括了时间维度。在时序布尔网络中，网络的状态会在不同的时间点发生变化，这种变化通常由时间变量时滞来描述。时间变量时滞的存在为网络的动态行为带来了额外的复杂性。
3. 矩阵半张量积：矩阵半张量积是一种特殊的矩阵乘法运算，它能够将布尔网络转化成一个离散时间变系统。这种转化方法允许研究者使用线性代数的工具来分析布尔网络的性质。
4. 可控性：在控制系统理论中，可控性是指通过改变控制输入，能否将系统的状态从任意一个初始状态转移到任意一个目标状态的能力。对于布尔网络来说，可控性意味着系统能否被外部信号（控制输入）影响到预期的状态。
5. 最优控制：最优控制是在满足某些性能指标（如最小化能耗、时间、成本等）的条件下，寻找最佳的控制策略。在布尔网络的背景下，最优控制可能会涉及寻找一组控制输入，使得网络的某些性能指标达到最优。
6. 控制设计算法：控制设计算法是一系列用于求解最优控制问题的数学和计算方法。这些算法通常包括确定系统模型、设置性能指标、设计优化策略等步骤。在布尔网络的研究中，控制设计算法能够帮助研究者找到实现网络目标状态的最优路径。
7. 系统生物学中的应用：系统生物学试图通过对生物系统的综合分析，理解生物过程和行为。基因调控网络在这一领域具有重要地位。布尔网络和时序布尔网络作为数学模型，被用于研究和模拟基因之间的相互作用和调控机制。
8. 文章内容的发表和版权：文件信息提到了本文发表在由Elsevier出版的期刊中。Elsevier是一家国际知名的出版公司，专注于学术出版。作者在使用和分享文章时需要遵循特定的版权和档案政策。一般情况下，作者被允许在个人网站或机构存储库中上传其稿件版本，但禁止复制和分发、销售或许可副本、或在个人、机构或第三方网站上发布。
通过分析文件提供的内容，我们可以了解到布尔网络及其在系统生物学中的应用，并且通过矩阵半张量积理论将布尔网络转化为离散时间变系统。同时，文章对布尔网络的可控性和最优控制进行了深入研究，并提出了相应的控制设计算法。这些研究对于理解基因调控网络的动态性质及其控制策略设计具有重要意义。
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