一种基于多环境膜系统的大熊猫种群预测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于多环境膜系统的大熊猫种群预测方法，包括处理器，所述处理器的输出端电性连接有配置文件，且处理器的输出端电性连接有脚本文件，所述脚本文件的输出端电性连接有存储器，且存储器的输出端电性连接有鲁棒测试装置和灵敏度测试装置。该方法能通过输入GPBB和CCRCGP两个基地的大熊猫的原始谱系数据、多环境膜系统的概念模型设计、多环境膜系统的计算模型设计—将概念模型的进化行为符号化、选取MeCoSim软件平台对计算模型的多环境膜系统进行大熊猫种群预测仿真、以原始大熊猫数据和统计的出生率等核心参数作为初始数据及选取参数不确定性概率分布方法预测不同大熊猫个体年龄段的概率参数值的共同作用，便于根据物种进化行为完成预测种群数量的求解工作。

A Prediction Method of Giant Panda Population Based on Multi-environmental Membrane System

【技术实现步骤摘要】
一种基于多环境膜系统的大熊猫种群预测方法
本专利技术涉及生态物种建模方法
，特别是涉及一种基于多环境膜系统的大熊猫种群预测方法。
技术介绍
生态系统种群多样性的研究有利于更好地掌握种群发展规律。在生态系统数据建模中最常用的方法为数理分析法如常微分方程法和偏微分方程法，然而常微分方程无法较好的捕捉生态系统的空间动态性和随机效应，偏微分方程法虽然解决了上述不足，但建模过程过于复杂，且任何微小的变动都需要重新建立模型。现有的大熊猫种群预测方法的过程中，难以根据物种进化行为预测种群数量的求解，为此，我们提出一种基于多环境膜系统的大熊猫种群预测方法。
技术实现思路
本专利技术的目是提供一种基于多环境膜系统的大熊猫种群预测方法。一种基于多环境膜系统的大熊猫种群预测系统，包括处理器，所述处理器的输出端电性连接有配置文件，且处理器的输出端电性连接有脚本文件，所述脚本文件的输出端电性连接有存储器，且存储器的输出端电性连接有鲁棒测试装置，所述鲁棒测试装置的输出端电性连接有灵敏度测试装置，且灵敏度测试装置的输出端电性连接有输出接口。一种基于多环境膜系统的大熊猫种群预测方法，所述基于多环境膜系统的大熊猫种群预测方法的具体步骤为：(a)输入GPBB和CCRCGP两个基地的大熊猫的原始谱系数据，如每个基地的雌性大熊猫个体数量，雄性大熊猫个体数量，大熊猫个体的年龄以及年龄段的划分等基本信息。(b)多环境膜系统的概念模型设计。该模型主要是对自然界大熊猫的进化行为以及进化顺序的一种概念抽象。其中，每个环境及其物种都抽象为一套小型计算系统，多个环境则存在多种这样的小型系统。除此之外，环境之间还存在个体之间相互转移。(c)多环境膜系统的计算模型设计—将概念模型的进化行为符号化。具体介绍如下：设计多环境膜系统的膜结构。该结构主要用于存放不同年龄段的大熊猫个体对象，个体所需的食物等基本要素；设计多环境膜系统大熊猫种群进化规则。该步骤需要将大熊猫个体进化行为以及不同区域个体交换行为进行映射化，即设计适合膜系统中规则集的形式。(d)选取MeCoSim软件平台对计算模型的多环境膜系统进行大熊猫种群预测仿真。该软件仿真需要以下几种文件：配置文件，用于定义搭建数据库所需的仿真次数，输入输出表的字段等基本信息；模型文件，用于存储上一步骤规则集的代码；脚本文件，用于存储参数值以及输出通过仿真平台预测的大熊猫个体数量等基本信息。(e)以原始大熊猫数据和统计的出生率等核心参数作为初始数据，通过软件仿真平台预测所需的未来若干年之后大熊猫种群数量的变化。(f)选取参数不确定性概率分布方法预测不同大熊猫个体年龄段的概率参数值，通过微调，获取最佳组合运行，得到一组大熊猫个体预测数据。(g)对多环境大熊猫种群预测结果进行性能验证，如利用鲁棒性分析法测试仿真平台在极限条件下是否能够真实的预测出实验结果，利用灵敏度分析法测试参数的变化是否会引起预测结果的大幅度变化。(h)通过上述步骤的执行，本专利技术方法预测出一组实验数据，输出该结果，结束。优选的，所述获取大熊猫基地的谱系数据主要来源于大熊猫的繁育研究基地，如成都大熊猫繁育研究基地、中国大熊猫繁育研究基地两处的两种不同气候，不同地理环境的区域，并根据数据获取各预设的不同地区不同年龄段对应的大熊猫种群的计算步骤，且获取两个基地的原始数据，根据所得到的数据利用概率不确定性分布算法通过计算装置获取所需阶段大熊猫种群数量的计算结果。优选的，所述以不确定性概率分布算法为基于膜计算的概率不确定性分布算法，且根据所述初始数据利用概率不确定分布算法获取不同地区不同年龄段的大熊猫数据，具体的步骤包括：输入一个多环境膜系统，获取包含不同地区的所有大熊猫在不同年龄阶段的数据的初始系统格局；获取系统格局的初始化状态，根据大熊猫进化行为获取格局进化规则集，以及每个规则被选取的概率；获取规则模块被执行的顺序，根据大熊猫自然进化的规律，将权利要求2所述的每个地区的多种规则模块按照进化的优先级进行等级划分；根据每个模块的优先级，对于被执行的模块，它的规则以极大并行性进行选取，每次规则执行完之后，大熊猫就会进入下一等级的状态；在模块规则执行的过程中，由于大熊猫个体会经历繁殖规则和死亡规则，因此不同地区不同模块中的大熊猫的数量会发生一定的变化；获取不同环境中待交换的大熊猫个体，在规则执行结束之后，交换不同地区的一定数量的大熊猫，进而增设各个地区的种群多样性。优选的，所述预测大熊猫种群数量，利用组织型膜系统获取满足预设约束条件的种群数量计算步骤，具体包括：根据种群建模目标，利用组织型膜系统，以大熊猫初始数据为研究对象，建立对应的计算模型；根据计算模型，获取满足预设约束条件的不同地区不同年龄段不同性别的大熊猫个体数量。优选的，所述计算模型，获取预设约束条件的大熊猫种群数量的步骤，具体包括：获取多环境的膜结构，其中，每个膜结构代表一个大熊猫所生长的地方，每个环境包含一个嵌套多层膜，每个膜都用于执行不同个体行为的进化，外膜用于存储新产生的个体；在每个环境中，根据权利要求3预设的规则进化优先级，大熊猫个体(映射为对象)在规则的指导下开始进化，大熊猫个体依次进入繁殖模块，死亡模块，进食模块，营救模块以及野放模块等不同的模块，最后，不同环境之间进行若干个个体的交换；以上所述获取第一年种群个体，依次类推，最终获取若干年后所需的大熊猫种群数量，且在不同的进化模块中，如本权利所列举的五种基本模块，除了进食模块不影响大熊猫种群的数量之外，其余的四个模块都影响个体数量的变化，繁殖模块和死亡模块是影响种群变化的必要因素，营救模块，野放模块以及交流模块是其次要因素，其中，繁殖模块和营救模块用于增加大熊猫种群个体的数量，死亡模块和野放模块会减少种群个体的数量，对于交流模块，主要取决于不同环境中种群个体交换的数量优选的，所述第一年进化的数据中获取若干年之后的种群数量的步骤，具体包括：以获取的不同地区的大熊猫个体数量为新的格局，使每个环境中的膜系统按照规则模块的顺序执行，获取下一年限的种群个体的数量，且受到活细胞进化的启发，每个膜上都带有一定的电荷(正电荷、负电荷以及中性电荷)，在本次专利技术中，正电荷表示当前膜可以执行，负电荷表示抑制当前膜的执行，中性电荷表示膜结构的初始化，因此，在组织型膜系统规则顺利执行的过程中应该充分考虑到电荷的作用。优选的，所述规则执行顺序的算法的选取步骤，具体包括：根据所述的超量规则数，从所述初始化规则集开始，使用不确定性概率分布算法(dndp)获取规则的执行顺序，根据所述顺序获取个体的不同的进化状态；随着当前格局的执行结束，获取每个地区大熊猫个体的性别、年龄以及各年龄段大熊猫种群数量集优选的，所述将获取的种群数记录保存并将其输出到相应的文件中。优选的，所述预测方法在软件仿真平台上预测种群数量方法的步骤来获取大熊猫个体的仿真预测数量。有益效果在于：采用本专利技术的该方法能通过输入GPBB和CCRCGP两个基地的大熊猫的原始谱系数据、多环境膜系统的概念模型设计、多环境膜系统的计算模型设计—将概念模型的进化行为符号化、选取MeCoSim软件平台对计算模型的多环境膜系统进行大熊猫种群预测仿真、以原始大熊猫数据和真实的出生率等核心参数作为初始数据及选取参数不确定性概率分布方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多环境膜系统的大熊猫种群预测系统，其特征在于：包括处理器(1001)、配置文件(1002)、脚本文件(1003)、存储器(1004)、鲁棒测试装置(1005)、灵敏度测试装置(1006)和输出接口(1007)，所述处理器(1001)的输出端电性连接有配置文件(1002)，且处理器(1001)的输出端电性连接有脚本文件(1003)，所述脚本文件(1003)的输出端电性连接有存储器(1004)，且存储器(1004)的输出端电性连接有鲁棒测试装置(1005)，所述鲁棒测试装置(1005)的输出端电性连接有灵敏度测试装置(1006)，且灵敏度测试装置(1006)的输出端电性连接有输出接口(1007)。

【技术特征摘要】
1.一种基于多环境膜系统的大熊猫种群预测系统，其特征在于：包括处理器(1001)、配置文件(1002)、脚本文件(1003)、存储器(1004)、鲁棒测试装置(1005)、灵敏度测试装置(1006)和输出接口(1007)，所述处理器(1001)的输出端电性连接有配置文件(1002)，且处理器(1001)的输出端电性连接有脚本文件(1003)，所述脚本文件(1003)的输出端电性连接有存储器(1004)，且存储器(1004)的输出端电性连接有鲁棒测试装置(1005)，所述鲁棒测试装置(1005)的输出端电性连接有灵敏度测试装置(1006)，且灵敏度测试装置(1006)的输出端电性连接有输出接口(1007)。2.一种基于多环境膜系统的大熊猫种群预测方法，其特征在于：所述基于多环境膜系统的大熊猫种群预测方法的具体步骤为：(a)输入GPBB和CCRCGP两个基地的大熊猫的原始谱系数据，如每个基地的雌性大熊猫个体数量，雄性大熊猫个体数量，大熊猫个体的年龄以及年龄段的划分等基本信息。(b)多环境膜系统的概念模型设计。该模型主要是对自然界大熊猫的进化行为以及进化顺序的一种概念抽象。其中，每个环境及其物种都抽象为一套小型计算系统，多个环境则存在多种这样的小型系统。除此之外，环境之间还存在个体之间相互转移。(c)多环境膜系统的计算模型设计—将概念模型的进化行为符号化。具体介绍如下：设计多环境膜系统的膜结构。该结构主要用于存放不同年龄段的大熊猫个体对象，个体所需的食物等基本要素；设计多环境膜系统大熊猫种群进化规则。该步骤需要将大熊猫个体进化行为以及不同区域个体交换行为进行映射化，即设计适合膜系统中规则集的形式。(d)选取MeCoSim软件平台对计算模型的多环境膜系统进行大熊猫种群预测仿真。该软件仿真需要以下几种文件：配置文件，用于定义搭建数据库所需的仿真次数，输入输出表的字段等基本信息；模型文件，用于存储上一步骤规则集的代码；脚本文件，用于存储参数值以及输出通过仿真平台预测的大熊猫个体数量等基本信息。(e)以原始大熊猫数据和统计的出生率等核心参数作为初始数据，通过软件仿真平台预测所需的未来若干年之后大熊猫种群数量的变化。(f)选取参数不确定性概率分布方法预测不同大熊猫个体年龄段的概率参数值，通过微调，获取最佳组合运行，得到一组大熊猫个体预测数据。(g)对多环境大熊猫种群预测结果进行性能验证，如利用鲁棒性分析法测试仿真平台在极限条件下是否能够真实的预测出实验结果，利用灵敏度分析法测试参数的变化是否会引起预测结果的大幅度变化。(h)通过上述步骤的执行，本发明方法预测出一组实验数据，输出该结果，结束。3.根据权利要求1所述的一种基于多环境膜系统的大熊猫种群预测方法，其特征在于：所述获取大熊猫基地的谱系数据主要来源于大熊猫的繁育研究基地，如成都大熊猫繁育研究基地、中国大熊猫繁育研究基地两处的两种不同气候，不同地理环境的区域，并根据数据获取各预设的不同地区不同年龄段对应的大熊猫种群的计算步骤，且获取两个基地的原始数据，根据所得到的数据利用概率不确定性分布算法通过计算装置获取所需阶段大熊猫种群数量的计算结果。4.根据权利要求2所述的一种基于多环境膜系统的大熊猫种群预测方法，其特征在于：所述以不确定性概率分布算法为基于膜计算的概率不确定性分布算法，且根据所述初始数据利用概率不确定分布算法获取不同地区不同年龄段的大熊猫数据，具体的步骤包括：输入一个多环境膜系统，获取包含不同地区的所有大熊猫在不同年龄阶段的数据的初始系统格局；获取系统格局的初始化状态，根据大熊猫进化行...

【专利技术属性】
技术研发人员：荣海娜，张葛祥，段莹莹，童阳，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川,51