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．     

基于元胞自动机的期权定价模型

针对期权定价难于模拟基础资产价格波动随机性的问题,设计了基于元胞自动机的期权定价模型．该模型将市场参与者看作一个个的元胞,使用元胞规则来模拟金融市场中交易者之间的交互行为。从而在总体上模拟出基础资产价格的变化．比较了模型产出的数据和Black-Scholes模型的计算结果,检验了模型产出数据的正态性,发现基于元胞自动机的期权定价模型不仅具有可行性,而且比Black-Scholes模型更有效．     

基于FPGA的元胞自动机模型

传统元胞自动机数学模型在计算机软件中的实现,受当前处理器顺序执行指令的特性和元胞自动机特殊的数据结构所限,无法同时实现高速度和高精度,因此将其移植到FPGA上实现.硬件实现的模型具有并行计算的特性,能够显著提高计算速度,芯片规模的快速扩大又为高精度的实现提供了可能.设计元胞自动机硬件模型,将其作为IP核嵌入SOPC系统中,在上位机控制下进行模型演化,并设计了软件模型进行参照.经测试,硬件模型能正确实现元胞机算法,在一个时钟周期内完成一代元胞演化,相比于软件模型显著提高了执行效率.     

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。     

基于元胞自动机模型的开采沉陷模拟

 开采沉陷模拟对矿区的环境治理和生态恢复具有重要意义.本文将开采沉陷理论与地理元胞自动机相结合,基于GIS平台,以VS2010为开发工具,利用面向对象的方法,构建了开采沉陷元胞空间,探讨了开采沉陷元胞自动机模型的框架结构及实现方法,构建了开采沉陷模拟对象关系图,建立了开采沉陷元胞自动机演化模型.以山西某煤矿为例,开发了开采沉陷元胞自动机原型系统,根据研究区的煤层条件和开发方法,进行了模拟实验,分析未来开采沉陷的演变过程,为土地复垦和生态修复提供依据.结果表明,采用面向对象的方法能够较好地进行开采沉陷系统分析和开发,基于GIS和CA进行开采沉陷模拟,开发方便,系统兼容性好,能够展示更多的时空信息,便于数据管理.在空间划分上,CA模型能够与传统的预计方法有机融合,较为准确地预测未来的地表塌陷损毁情况,为塌陷区治理提供依据.由于开采沉陷涉及的学科较多,未来还需进一步完善演化模型,探讨三维空间下的系统演化过程,提高模拟的真实感和实用性.     

基于坡道元胞自动机模型的能耗研究

针对上坡路段汽车需减小车速增大牵引力的现象,假定坡道倾度与车辆在坡道上的最大速度成反比,基于元胞自动机NaSch交通流模型建立包含有坡道的单车道元胞自动机模型,用数值模拟研究在周期边界条件下,坡道长度和倾度对交通流能耗的影响.结果表明:坡道长度和倾度对交通流能耗均有很大的影响,坡道长度越长、坡度越大,车速被限速越厉害,...     

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.     

改进的元胞自动机交通流模型

在Nagel-Schreckenberg模型(简称NS)的基础上,提出一种可应用智能交通系统(ITS)信息的新的交通流元胞自动机模型。其中考虑了有效间距及刹车灯的作用,并引入了可变安全间距的新概念。数值模拟表明:对于这种改进的ITS元胞自动机模型,道路交通量有了显著提高,体现了智能交通的优越性———有效地扩大交通流量,减少阻塞生成。当考虑快车和慢车的混合交通流时,发现即使少量的慢车也会导致交通流量大幅度下降,说明了严格实施快慢道行驶的必要性。     

Fire Spread Model for Old Towns Based on Cellular Automaton

Old towns like Lijiang have enormous historic, artistic, and architectural value. The buildings in such old towns are usually made of highly combustible materials, such as wood and grass. If a fire breaks out, it will spread to multiple buildings, so fire spreading and controlling in old towns need to be studied. This paper presents a fire spread model for old towns based on cellular automaton. The cellular automaton rules were set according to historical fire data in empirical formulas. The model also considered the effects of cli- mate. The simulation results were visualized in a geography information system. An example of a fire spread in Lijiang was investigated with the results showing that this model provides a realistic tool for predicting fire spread in old towns. Fire brigades can use this tool to predict when and how a fire spreads to minimize the losses.     

Dynamic Parameters Cellular Automaton Model for Passengers in Subway

To simulate the passenger behavior in subway system, a Dynamic Parameters Cellular Automaton(DPCA) model is put forward in this paper. Pedestrian traffic flows during waiting, getting on or off, and traveling can be simulated. The typical scenario in Beijing Subway Line 13 is modeled to analyze the passenger behavior in subway system. By comparing simulation results with statistical ones, the correctness and practicality of the DPCA model are verified. At last, the additional results made by DPCA model can make contribution to passenger comfort analysis and pedestrian facility planning and guidance.     

基于元胞自动机的行人流疏散模拟研究

根据二维元胞自动机的Moore邻居确定行人运动规则,建立基于元胞自动机的行人流疏散模型,对房间内人员疏散过程进行模拟研究,得到了疏散时间与房间出口宽度、人员密度之间的变化关系.该模拟结果对紧急情况下的人员疏散具有一定的指导意义.     

基于元胞自动机理论的协同设计任务调度模型

分析了设计任务调度的特点,提出了基于元胞自动机理论的调度模型。对元胞自动机任务调度模型进行了数学描述,对设计任务调度的策略进行了分析,建立了元胞自动机目标调度模型,通过具体算例对所提出的模型进行了验证,表明元胞自动机模型可以有效地进行任务调度的优化。     

基于元胞自动机的路面车流荷载

引入微观交通流模型中的元胞自动机模型来模拟路面上的车流荷载,用元胞的演变规则分析车流行驶过程中各个车辆的速度以及它们之间车距的变化;车辆振动模型采用1/4车身结构的2自由度模型,并根据国家标准GB7031-86规定生成路面轮廓的时域信号.分析了某盾构隧道在车流荷载作用下的动力响应,为研究车流荷载作用下隧道结构动力响应提供了数值参考.     

争当少数人过程的元胞自动机模型研究

给出争当少数人博弈模型的一种策略,运用元胞自动机建立争当少数人博弈模型,模拟了相互邻接的个体间的相互作用,并分析了不同信息量对参与者决策的影响,观测到了群体决策中争当少数人过程中的一些微观现象。     

A cellular automaton evacuation model based on mobile robot''''s behaviors

The research of evacuation in some emergencies, e.g. fire, is of great benefit to reducing the injuries of persons. In this paper, a cellular automaton evacuation model based on mobile robot's behaviors is presented. Each person is treated as an intelligent mobile robot, and motor schemas, including move-to-goal, avoid-obstacle, swirl-obstacle and nervous-motion, drive persons to interact with their environment. The motor schemas are combined with cellular automaton theory, and an evacuation model is built. Evacuation simulation of persons with different move velocities shows that the pre-sented model can predict accurately the evacuation phenomena in some emergencies.     

元胞自动机FI和NS交通流混合模型的研究

考虑车辆的驾驶员具有其不同的驾驶特点,建立了单车道开放边界条件下元胞自动机FI模型和NS模型混合的交通流模型．通过计算机模拟,研究了混合交通流的密度、速度和流量受边界、NS型车辆的随机减速概率PNS、FI型车辆的随机减速概率PFI和NS型车辆的产生概率α′的影响．结果表明,PNS和α′是决定混合交通流的主要因素,它们的值越大,混合交通流的密度、速度和流量就越小,混合模型的密度、速度和流量都比NS模型的大．