许进教授工作简介

许进, 男, 1959年生, 陕西乾县人. 教授, 博士生指导教师. 理学、工学双博士。现任：华中科技大学特聘教授，华中科技大学分子生物计算机研究所所长；华中科技大学系统科学研究所所长；中国电路与系统学会委员；中国电子学会图论与系统优化专业委员会副理事长;湖北省运筹学会（筹委会）理事长。

在诸如International J. Graph Theory，Graphs and Comb.，Discrete Mathematics，IEEE Trans On AC，IEE Electronical Letters，J. of Chemistry and Physics，Biosystems、Phys.Lett.A、中国科学(E辑)，中国科学F辑、科学通报等权威与重要刊物发表学术论文近200篇，其中被其中被SCI检索的有42篇；EI检索的53篇。出版学术专著4部。

一、 近年来的科研方向

主要有两个大方向：

1. 生物信息，包括DNA计算机、生物形状与基因网络、蛋白质结构网络与结构预测；

2. 智能计算：包括图与网络流理论、神经网络、遗传算法、系统分析与集成、系统工程等。

二、 获奖情况

1. 2004年获得湖北省自然科学二等奖一项 (第一完成人)；

2. 2004年获教育部提名国家自然科学奖一等奖一项(第一完成人)。

三、科研项目：

1．

2． 科学基金重点项目(200万)：图信息处理DNA计算机模型研究2005；

2．负责完成国家自然科学基金项目5项；在华中科技大学带领自己的研究队伍(博士后和在职博士生)获得国家自然科学基金项目近10项；(从2001～2005)；

1. 负责完成863项目1项；

2. 在华工期间负责横向课题4项；完成博士点基金项目1项；负责完成省自然科学基金项目2项。

四、 培养学生

1. 已经培养出博士后3人，在读博士后7人，它们均从事DNA计算机的研究工作；

2. 已经培养出博士15位；在读博士生共21人；已培养出硕士10余人，在读5人。

下面，简要介绍一下许进教授在科研方面的研究情况：

一、DNA计算与DNA计算机方面

在DNA计算方面的研究方面已有10年历史，基本上与国际上同步。建立了华中科技大学分子生物计算机研究所，该研究所有从事DNA计算方面的专业人员30余人；培养出我国首批从事DNA计算的博士后3名、博士11名、硕士多名。发表DNA计算方面的学术论文近百篇，其中在国际上刊物上发表的学术论文十余篇，译著一部，近5年来领导该研究所得到了国家自然科学基金项目的资助6项(其中5项是DNA计算方面的、1项是蛋白质结构预测方面的)、博士点基金和湖北省自然科学基金项目各1项、博士后基金3项。其主要的学术贡献如下：

在理论研究上：①提出了-进制粘贴DNA计算模型；②提出了全信息粘贴DNA计算机模型，从而改进了经典粘贴DNA计算模型中的缺陷，扩大了应用范围；③在DNA计算基本模型的基础上，提出了生物计算系统的概念，该系统是由资源子系统、运算子系统、生化反应子系统以及解的检测子系统构成；④给出了DNA计算的一种新的加法运算模型；⑤对DNA计算中的几种主要模型，粘贴模型、剪接模型、质粒DNA计算模型、发卡状DNA计算模型、表面DNA计算模型以及芯片型DNA计算模型均进行了较为深入的研究，并将每个模型应用于图与组合优化等问题的研究上；⑥提出了将分子信标技术应用于DNA计算的检测研究上。⑦编码问题是DNA计算中最核心的问题之一。 我们将遗传算法应用于DNA序列的编码设计之中、给出了DNA序列高维空间编码中有关运算规则等的研究。提出了一种随机搜索的模板算法, 并对编码长度分别为8、12、16、20的情况进行了研究；提出了DNA编码的模板框方法, 并对其相关的理论进行了研究。此方法的优点是：与模板方法相比, DNA计算的可靠性得到了增强；刻画了DNA序列的首段碱基及其数值取值范围；推导出DNA序列多点突变的运算法则；利用DNA序列的定值部和定位部及计算公式, 从新的角度导出DNA重复序列的编码法则和运算法则；⑧给出了基于图论方法的DNA分子的表示方法。

在应用模型的建立上：①提出了将DNA计算引入图的同构这个困难的组合优化问题，建立了基于粘贴DNA的图的同构算法；②将DNA计算引入0-1规划理论的研究中，建立了0-1规划问题的表面计算模型、芯片计算模型等；③建立了中国邮递员问题的DNA计算模型；④首次建立了芯片型DNA计算模型；⑤建立了多种应用于图的着色这个NP-完全问题的DNA计算模型；⑥建立了诸如图的顶点覆盖问题、图的最大团问题、图的最大独立集问题、背包问题、图的最大权图问题等的DNA计算模型。

二、神经网络与遗传算法方面

研究神经网络与遗传算法始于1990年。其研究成果先后得到了国家自然科学基金资助3项(神经网络2项、遗传算法1项)，国家863项目1项，博士后资助1项。其中近5年来完成的国家自然科学基金项目2项。近5年来在神经网络方面的主要特色与贡献如下：

①首次提出了以图论为工具研究神经网络模式分类问题。众所周知，前向神经网络的缺点是运算量很大，收敛速度慢，且容易陷入局部极小值等，因而严重影响了前向网络的发展。笔者首先对离散前向网络采用图论方法进行了研究。特别是对Boole函数的线性与非线性可分性问题进行了研究，这是前向网络中最核心的问题。其基本思想是：首先将一个离散型的模式转化为一个图, 进而通过刻画图的基本特征来讨论原模式的分类机理, 这方面的研究成果主要有：第一、 将二进制前向神经网络的隐层神经元数目的设计从指数阶降低到线性阶； 第二、 在国际上, 目前仅对维数小于或者等于8的情况进行了较为详细地研究, 但当维数大于或者等于9时, 尚无一般性的较好的判别准则。这是一个公开的困难问题。我们以图论为工具, 给出了一种非常简便的判别准则：一个离散型模式是线性可分的充要条件是这个模式所对应的图是一种所谓的超星图。②提出了研究离散反馈神经网络稳定性的图论方法：目前反馈神经网络稳定性问题主要采用李雅普洛甫构造能量函数方法。这种方法有时非常困难的！所以, Bruck等人提出将图论方法应用于离散Hopfield神经网络的稳定性的判别上。这种方法的最大优点是无需构造能量函数, 因而受到学术界的关注与兴趣。Bruck给出了利用此方法研究对称型的Hopfield网络, 其方法巧妙、新颖令人赞叹！同时也用此方法研究了反对称型离散Hopfield网络的稳定性, 但Bruck在这方面的结果是不正确的。笔者指出并修改了其中的错误, 并建立了系统地反馈神经网络稳定性的图论方法；③建立和改进了人工神经网络在图与组合优化中的应用的多种模型：诸如图的顶点着色问题、图的同构问题、图的最大团与最大独立集问题、平面测试问题等；④提出了最小核度神经网络模型，此模型是一种从结构上接近于生物脑的稀疏的连接性很好的局域性连接网络。⑤关于反馈型神经网络稳定性的研究：对于具有时滞的神经网络, 由于时滞的存在, 使得对这类系统的动态性能的分析变得困难。通过构造合适的Lyapunov泛函结合不等式的分析方法, 利用Lyapunov型判稳定理研究了具有离散时滞的神经网络的全局渐近稳定性以及全局指数稳定性, 获得了若干充分条件；应用牛顿－莱布尼兹公式以及Lyapunov泛函法获得了与时滞相关的一些稳定性准则，这些判定准则推广和改善了文献中已有的一些结论；其次, 应用Lyapunov-Razumikin定理, 通过构造Lyapunov函数获得相应的稳定性条件。这种方法所获得的结论形式简单, 易于检验；第三是应用时滞微分不等式的方法对时滞神经网络进行分析, 从而获得有关的稳定性条件。这种方法的特点是不需构造任何Lyapunov 泛函, 所获得得结论不仅给出了全局指数稳定性的充分条件, 而且能够直接得到指数收敛速度的估计。因而对于神经网络的实际应用具有重要的指导意义；第四是应用常数变易公式获得了具有连续分布式时滞神经网络的全局指数稳定性的一个判定条件。这个条件形式简单易于检验。

三、图论方面

图论方面的研究已20年。图论本是数学上的一个主要分支。然而, 图论现在不仅是计算机科学的基础, 而且在诸如生物神经网络、人工神经网络、信息科学, 生物学, 甚至社会科学等都得到了广泛的应用。 笔者主要对图论的三个方面进行了理论上的探索，一个是自补图，另一个是图的色多项式，第三个是图的连通性问题。在自补图方面，系统地研究了自补图理论, 解决了自补图中许多高难度的问题。 如解决了加拿大图论专家Kotzig在这个领域中提出的一个半猜想, 给出了自补图的完全构造方法，将自补图理论应用于图的色多项式的研究上，给出自补图中三角形数目的界等。在这一领域内先后发表学术论文30余篇, 分别发表在诸如《Discrete Mathematics》, 《应用数学学报》等刊物上, 并出版近40万字的国际上第一部自补图理论及其应用的学术专著：《自补图理论及其应用》；在图的着色理论方面：其主要贡献是: 给出求一个给定图的色多项式的新算法－图的缩点递推算法；解决了Akiyama 和 Harary这两位世界图论界的权威1980年在第四届国际图论会议上所提出的关于色多项式方面的公开问题：“是否存在一个图G, 与它的补图补同构, 但它们却有相同的色多项式？”我们把满足这样的图称为A-H图。这个问题国内外只有几位学者给出了两个图例给予肯定性的说明，许进同志彻底解决了此问题。

四、建立了的核与核度理论

通过大量的自然现象, 社会现象, 对系统自身固有的基本属性—系统的“中心”(称为核)提出了一种全新的研究方法, 即“系统的核与核度理论”. 在系统的核与核度理论中,解决了许多难度很高的理论问题, 诸如①核与核度的计算问题; ②核度的上下界问题；③核度理论中的极值问题;④核与补核的相互关系问题等; 并将所获得的结果应用于诸如⑤可靠通讯网络的优化设计；⑥ 图的连通性；⑦ 神经网络；⑧ 信息交流网络系统等。许进同志已在这一领域内发表学术论文约十篇, 分别发表在诸如Inter. J. Graph Theory, 《系统工程学报》, 《系统科学与数学》, Chinese J. System Engineering And Electronics等刊物上, 并出版学术专著一部：《系统的核与核度理论及其应用》。