基于元胞自动机的个体移动异质性传染病传播模型

利用元胞自动机原理,建立了同时具有异质性和移动性的SEIR传染病传播模型．考虑到个体自身的传染能力、对传染病的抵抗能力等不同因素的影响,通过感染概率来体现个体的异质性;限制种群移动的范围,添加种群移动的比例来实现种群的移动,扩展了随机行走元胞自动机．结合甲型H1N1流感的传播特征,模拟了其传播过程．模拟结果与官网公布的实际数据相吻合,验证了模型的合理性和有效性．利用该模型还分别考察了种群移动比例和种群移动最大距离对传染病传播的影响,相比较种群移动比例对传染病传播的影响更加显著,加速了传染病的传播．     

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．     

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。     

基于元胞自动机列车运行进路控制模型

提出一种基于元胞自动机的列车运行控制模型,模拟分析移动闭塞条件下岔道口处的交通流特性。在数值模拟过程中,重点探讨了列车发车间隔,客货车比例等因素对移动闭塞系统中列车的总平均延迟时间的影响。指出了在混行情况下的最佳的发车间隔满足的条件和快慢车比例应该满足的条件,以及调整策略对岔道口处交通流的影响。     

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.     

一种高速公路隧道交通流元胞自动机模型

针对高速公路隧道交通瓶颈,通过分析高速公路隧道区域通行环境特性,研究车辆行驶在高速公路隧道路段时的换车道、加速、减速等微观交通现象,在双车道元胞自动机模型STCA模型基础上,引入车辆速度控制条件和车道控制条件,提出了一种高速公路隧道交通瓶颈元胞自动机模型,分析了不同长度高速公路隧道对区域路段交通流的影响。研究结果表明：建立的模型能够模拟车辆在高速公路隧道区域的时空变化特征;高速公路隧道瓶颈会对紧邻瓶颈下游的特定长度路段的交通流产生缓冲作用;隧道路段区域的最大流量以及平均车速与无隧道路段区域相比,将会随着隧道长度的增加而逐渐降低。     

非均匀路段交通流的元胞自动机模拟

基于细化的 VDR(velocity-dependent-randomization) 模型研究了交通灯控制下非均匀路段道路交通流的演化特征, 并在周期边界下讨论了同相、反相和自组织 3 种交通灯策略对道路通行效率的影响. 模拟结果表明: 对于均匀路段, 低密度下采用同相和反相策略都会出现绿波现象. 同相策略时交通流对路段长度变化不敏感, 而反相时则影响明显, 尤其是存在明显小于平均路长的短路段, 绿波现象也会受到抑制. 在自组织交通灯策略下, 路段交通流对于路段长度变化不敏感, 道路通行效率明显提高, 并在一定密度范围内再现绿波现象.     

一种数据传输网络元胞自动机模型的研究

根据现实的计算机数据传输网络,建立了一种数据传输网络元胞自动机模型,研究了在周期边界条件下路由节点最大发送速率和系统密度对路由节点的排队长度和发送速率的影响.计算机模拟结果表明,路由节点的平均排队长度与系统密度成线性关系,路由节点的发送速率与其最大发送速率和系统密度有关.利用平均场理论求出了发送速率与系统密度的解析关系.     

基于运动模式和元胞自动机的火灾环境下人员疏散模型

为模拟建筑物内火灾情况下人员安全疏散,提出了一种基于运动模式和元胞自动机的人员疏散模型。该模型借助智能移动机器人的运动模式,并考虑了火灾环境对人员的疏散行为的影响,即火灾环境对人员造成的生理心理影响从而导致低效的疏散行为。引入一个健康度的概念,在疏散过程中,人员的健康度会受到其周围的烟气浓度、温度,氧气、二氧化碳和一氧化碳浓度的影响而不断下降,从而导致人员的疏散方向的错位和疏散速度的下降。模拟了不同期望速度的人员从发生火灾的建筑物中疏散的典型过程。模拟结果与实际情况相符,模型为考虑火灾环境的人员疏散提供了一个可行的框架。     

基于元胞自动机模型的公交车在站延误研究

文章运用元胞自动机模拟公交停靠站站长及公交车在站停靠乘客上下车的过程,考虑交叉口与公交车站距离过近致使公交车成簇式到达对停靠站的影响,并改变站台容纳数和乘客到达数量得到相应的公交车站内站外延误。对模拟得到的延误数据进行分析,结果表明当公交车成簇式到达时,站台容纳数的增大并不能根本改善公交车在站延误,且使公交车站内延误增大。模拟结果说明公交车在停靠站的到达状况对公交车在站延误具有决定性作用,对公交停靠站的改善应充分考虑交叉口对公交车行车及停靠站的影响。     

A complexity analysis of the elementary cellular automaton of rule 122

S. Wolfram initiated the use of formal languages and automata theory in study of cellular automata (CAs). By means of extensive experiments with computer, he classified all CAs into four classes and conjectured that the limit languages of the third class of CAs, which produce chaotic aperiodic behavior, are not regular. Using symbolic dynamics and formal languages, we prove that the limit language of the elementary CA of rule 122 is neither regular nor context-free.     

焊接接头微观组织演化的可视化模拟

本文主要针对焊接接头微观组织演化建模及其可视化方法进行研究。采用元胞自动机模型,通过对焊接接头的微观组织晶粒生长进行模拟来分析和研究微观组织的形态学和动力学特征;通过微观组织图像人工生成技术,直观、精确地展现出微观组织演化的可视化效果。实验结果表明,经过回归分析得到的晶粒生长指数同主流的Burke经验公式相符,使用元胞自动机算法对微观组织演化进行的可视化模拟得到了令人满意的效果。     

分形、神经网络、细胞自动机原理及其插值方法研究

传统的插值方法存在许多不足之处.将分形、神经网络、细胞自动机等非线性科学理论与传统的插值方法相结合,解决了传统的插值方法所不能解决的问题.分形插值使相邻两插值点之间的局部变化特征得以描述;人工神经网络插值解决了机理尚不明确的问题;基于细胞自动机理论的曲面重构使得整张拟合曲面的光顺性得到保证.文中对这些非线性插值方法逐一进行探讨.     

具有连续和脉冲接种的SIQVS传染病模型

综合考虑隔离、连续和脉冲接种这三种疾病防治措施,建立了一个具有隔离项、连续和脉冲接种率的SIQV传染病模型,并给出了它的无病周期解的存在性、局部和全局渐近稳定的充分条件,还讨论了隔离率、连续接种率和脉冲接种率对疾病防治的影响.