量子原胞自动机

基于全新工作原理的量子原胞自动机(QCA)能够克服晶体管进入纳米尺度后产生的一系列问题,由其组成的电路具有传统电路所不具有的高度并行处理能力.介绍了QCA产生的背景、基本原理和常见的QCA器件模型,并就相关的模拟、实施和应用进行了综述.     

元胞自动机研究进展

元胞自动机是一个具有简单运算规则的动态模型,但却能展现出复杂的行为．元胞自动机引起了许多研究者的关注,相关研究工作已经广泛展开．论文综述了元胞自动机的研究进展及在不同领域的一些应用．     

基于网表的量子元胞自动机时钟布局方案

量子细胞自动机(quantum cellular automaton,QCA)器件是一种具有时控工作特征的新型器件结构,与传统的通过电信号来表示二进制信息的方法不同,它是通过电子在QCA细胞上占据的位置来表示的。正是由于QCA器件的时控工作特征,若没有一个系统合理的方法设计QCA时钟电路,则会导致电路时钟设计复杂、电路时钟周期冗余。文章基于传统集成电路成熟的网表技术,引入了新的网表参数,使得在进行电路器件设计时也能解决时钟布局的设计,缩短了电路设计时间、提高了时钟的合理布局。     

一维Conway元胞自动机的涌现计算

给出四参数Conway元胞自动机的翻转规则及演化结果. 通过增加相邻元胞数量发现， r=1的规则中没有Wolfram第四等级； r≥2中存在Wolfram第四等级.     

基于模糊逻辑的元胞自动机用于图像处理

提出了一个基于模糊逻辑的元胞自动机模型用来处理图像处理中的图像分割问题。将元胞自动机原理中的元胞状态转化为模糊元胞状态,并将演化规则转化为模糊规则从而建立模糊元胞自动机模型,使图像中灰度水平介于目标和背景之间的像素得以较好地归类,从而得到一种新的图像分割方法。     

基于元胞自动机的物流系统选址模型

元胞自动机是可模拟复杂结构和过程的模型.在分析现代物流发展特点的基础上,建立基于元胞自动机的物流系统选址模型.应用元胞自动机模拟技术及MATLAB,对物流系统的选址模型进行了仿真研究,并获得了合理和有益的结论,可为实际应用提供建模参考.     

基于元胞自动机的城市扩展研究

在传统的元胞自动机模型的基础上,结合GIS技术、城市扩展原理建立了研究区的GIS-CA城市扩展模型,模型综合运用灰色局势决策、层次分析法与CA模型确定元胞转变规则。在VS2010平台上,使用VB.NET语言,基于ArcGIS Engine组件开发了研究区城市扩展模拟系统,可模拟与预测研究区的城市扩展情况。使用研究区长春市的实际数据进行了验证,采用1993年、2005年遥感影像作为基础数据,应用GIS-CA城市扩展模型预测了研究区2005年城市用地情况,并进行了对比分析。实验结果显示,采用元胞自动机原理结合GIS技术研究城市扩展情况具有合理性、可行性。     

基于模糊逻辑的元胞自动机用于图像处理

提出了一个基于模糊逻辑的元胞自动机模型用来处理图像处理中的图像分割问题。将元胞自动机原理中的元胞状态转化为模糊元胞状态,并将演化规则转化为模糊规则从而建立模糊元胞自动机模型,使图像中灰度水平介于目标和背景之间的像素得以较好地归类,从而得到一种新的图像分割方法。     

元胞自动机双车道模型耦合效应研究

将元胞自动机的演化与交通规则相联系，建立元胞自动机交通流模型。研究由快慢双车道组成的交通系统当车道的车辆密度不对称时所引起的系统交通流特性的变化。计算机数值模拟结果表明，在不同的初密度分布条件下，双车道模型呈现出无耦合的自由运动相，有耦合的自由运动相，有耦合的两道各为局部阻塞相与畅通相的混合相似及无耦合的局部阻塞相等各种自组织行为。     

基于元胞自动机的交通模型分析

本文针对道路交通拥堵问题,分析了未加入自驾车与加入自驾车两种情况下的元胞自动机模型,并以2015年华盛顿州某地区的5号、90号、405号、520号部分公路的平均每日的车流量计数为数据,在自驾车与传统车比例不同的情况下,以10%、50%、90%为例,得出了车流量与车辆平均速度两参数。并从自驾车比例和车辆平均速度关系图发现:加入自驾车模型后,随着自驾车比例的增加,平均通行速度也逐步增长,但增长率不同,70%为增长平衡点,5%为性能明显提高的临界点。     

基于细胞自动机的公钥密码体制研究

为了解决高速实时信息传输的瓶颈问题,该文提出了一种基于细胞自动机理论的公钥密码算法.该算法以n个一维可逆细胞自动机为私钥,由它们构造出的二维Moore型不可逆的细胞自动机为公钥组成公钥密码体制.该算法实现简单,易于VLSI(超大规模集成电路)实现,有效地解决了复杂密码算法在高速实时信息传输时带来的瓶颈现象.     

基于元胞自动机原理的微观交通仿真模型

描述了一种对高速路上的交通流仿真和预测的模型.该模型应用了元胞自动机原理对复杂的交通行为进行建模.这种基于元胞自动机的方法是将模拟的道路量离散为均匀的格子,时间也采用离散量,并采用有限的数字集.同时,在每个时间步长,每个格子通过车辆跟新算法来变换状态,车辆根据自定义的规则确定移动格子的数量.该方法使得在计算机上进行仿真运算更为可行.同时建立了跟车模型、车道变换的超车模型,并根据流程对新建的VP算法绘出时空图.提出了一个设想:将具备自学习的神经网络和仿真系统相结合,再根据安装在高速路上的传感器所获得的统计数据,系统能对几分钟以后的交通状态进行预测.     

耦合触发细胞自动机加密算法研究

该文提出了1种新的耦合触发细胞自动机加密模型。根据耦合和触发细胞自动机的性质,采用相互作用的n个细胞自动机作为一个整体,构造出耦合触发细胞自动机加密系统。计算机仿真结果表明：该算法极大地提高了密钥空间,有效地阻止了蛮力攻击;同时,加密时随机数的引入使得攻击者不可能获得唯一的明文密文对,从而有效地抵御了已知明文攻击和选择密文的攻击。     

基于混合元胞自动机的铝合金保险杠横梁设计

为提高保险杠横梁的耐撞性并考虑轻量化的要求,提出铝合金横梁结构的设计方法.建立耐撞性有限元仿真模型,基于混合元胞自动机方法进行耐撞性拓扑优化,根据材料分布得到H型梁的结构;采用Kriging近似模型技术,进一步优化拓扑优化后的截面尺寸.结果表明,所提出的结构设计方法可以得到合理的截面形状和尺寸,提高了保险杠横梁耐撞性且实现了轻量化设计.     

基于元胞自动机的中性二态系统研究

从物理、教育、社会等学科的常见现象中抽象出中性二态系统的概念,建立了这类系统的元胞自动机模型,用计算机实验方法研究了这类系统的微观和宏观特性以及组合演变规律,结果表明这类系统具有固定型、周期型、混沌型等多种复杂性特征,可以模拟物理、教育、社会等学科中的一类常见现象,研究控制和决策对系统作用的效应。     

基于模糊元胞自动机的复杂图案、纹理生成实现

结合模糊规则和元胞自动机的机理,分析了模糊元胞自动机的基本原理,根据元胞自动机的不同构形,提出多种模糊元胞自动机演化规则,并根据这些基本规则,分别用3邻元、5邻元以及9邻元进行元胞状态更新,生成了多颜色\复杂、漂亮的图案和织物纹理,其结果在针织织物设计中意义重大.     

基于细胞自动机模型的自适应生产调度问题

用细胞自动机来建模生产调度问题,通过把调度序列分散到规则网络中,相邻细胞之间相互影响,可以避免细胞的早熟.当进化过程出现扰动时,可以通过控制器自行修改相关参数加以响应,实现自适应调度.介绍了细胞自动机的建模原理,并结合遗传算法的运算因子和进化规则,讨论了基于遗传细胞自动机模型的自适应生产调度方法,用算法的仿真结果验证了模型的有效性和适应性.     

基于细胞自动机的MRI脑肿瘤分割方法

提出一种基于细胞自动机的脑肿瘤分割方法.首先通过人工交互输入一条线,使用细胞自动机模型对脑肿瘤图像进行分割,得到肿瘤图像的标号图,然后使用活动轮廓模型对标号图进行优化处理,除去非肿瘤像素点的干扰,得到更平滑的脑肿瘤轮廓.使用该方法在对比增强T1加权MRI脑肿瘤图像进行分割实验.实验结果表明,此方法能够很好地解决脑肿瘤分割过程中容易出现的不完全分割问题,分割准确率(Dice相似系数)可达到(94.07±1.58)％.     

基于模糊元胞自动机的图像边缘检测方法

针对基于元胞自动机图像边缘检测的原有算法,提出了新的改进算法.该算法采用基于方向信息测度与边缘有序性度量的多信息融合方法,利用模糊逻辑对特征信息进行模糊推理,利用推理结果对上一时刻特征信息进行模糊反馈处理,最终通过元胞自动机的自动演化工程得到图像边缘.试验表明,算法边缘检测的准确度高,检测模糊边缘和细节边缘的能力较强.是一种实用、高效的图像处理算法.     

基于元胞自动机和SIS传染算法的恐慌状态下行人疏散模型

为了研究人群在恐慌状态下的疏散行为特征,基于元胞自动机和SIS传染算法提出了一种用于恐慌状态下的行人疏散模型.通过场域模型给出了行人的移动收益公式,并利用SIS传染算法来研究恐慌情绪在人群中的传播规律及对疏散行为造成的影响,同时,给出了恐慌情绪量化公式.然后,通过仿真实验对疏散时间、行人密度、恐慌情绪比值和平均速度等参数进行了分析和讨论.仿真实验结果表明:行人密度与恐慌人数之间为正相关,人群到出口的距离与恐慌人数比例、恐慌因子W_p之间为正相关;恐慌情绪比值与疏散时间、恐慌因子W_p之间为负相关,人群平均速度与行人密度之间为负相关.