一种路径驱动的流体路由和调度方法,用于连续流的微流体生物芯片与延迟时间优化
Zhisheng Chen1, Bowen Liu2,3,4, Hongjin Su2,3,4
1School of Informatics, Xiamen University, Xiamen 361004, China.
Micromachines
|June 27, 2025
概括
本研究引入了一种设计连续流微流体生物芯片 (CFMB) 的综合方法,同时优化路由和应用程序映射. 这种方法显著提高了物理和运营效率,减少了通道长度,交叉点和延迟.
科学领域:
- 微流体学 微流体学
- 生物芯片设计设计
- 计算生物学 计算生物学
背景情况:
- 连续流的微流体生物芯片 (CFMB) 需要高效的路由和应用程序映射以获得最佳性能.
- 当前的设计方法通常将路由和应用程序映射视为单独的,导致次优化解决方案.
- 现有的路由专注于物理指标,而应用程序映射使用一次性调度,忽视相互依赖.
研究的目的:
- 提出一个集成的路径驱动的方法论,以共同优化CFMB中的路由和应用程序映射.
- 为了提高CFMB设计的物理和运营效率.
- 解决单独的路由和调度策略的局限性.
主要方法:
- 开发了一种混合粒子群优化算法,用于路由,结合冲突意识和通道利用.
- 引入了应用程序映射的代方法,使用历史调度数据进行渐进式优化.
- 集成的路由和应用程序映射到一个统一的方法.
主要成果:
- 实现了总通道长度的22.05%的减少.
- 减少了21.79%的交叉路口.
- 总延迟时间减少了21.97%,生化反应完成时间减少了8.30%.
结论:
- 综合方法有效优化CFMB设计,通过共同考虑路由和应用程序映射.
- 与最先进的方法相比,在物理指标和运营效率方面取得了显著的改善.
- 拟议的方法为自动化CFMB设计提供了有效的解决方案,并提高了性能.
