基于细胞自动机理论的交通流模拟模型

以细胞自动机理论为基础,结合我国城市道路情况及交通流特性,把车辆在路段上运动的变化规律表述为细胞自动机的演变规则,建立了基于细胞自动机理论的交通流模型,标定了细胞长度和最大速度等参数,继而提出了反映车辆在路段上自由驶、跟驰行驶和减速行驶等交通行为的细胞自动机规则,并对各种规则进行了详细说明。     

自增殖细胞自动机的建模理论与算法

提出了细胞自动机的建模机理与算法，以及用链语言描亭自增殖过程的方法，研制了相应的验证性软件，得到了一组不同初始态、单个或多个无序种子条件下，以及各种可能的邻座情况下不同细胞自动化的进行图像。     

细胞有向图自动机及算法

本文提出了细胞（ｄ１，ｄ２）－有向图自动机的定义，研究了怎样用它求得（ｄ１，ｄ２）－有向图的广度优先混合方向支撑树，单向树及强连通分量等问题并给出了相应的并行算法和时间复杂度分析。     

基于细胞自动机的信号控制交叉口交通流模拟

应用细胞自动机方法对信号控制交叉口的动态交通流进行建模和模拟,可以使比较复杂的交通状态模拟用相对简单的计算来实现。介绍了几种用于交通流模拟的细胞自动机模型及其研究进展,在上基础上,给出了一种新的细胞自动机模型来描述车辆在交叉口的转移状态,讨论了交通拥挤和延误的二维演变,并用这一方法模拟了不同规则下的车道变换问题,通过比较模拟结果和原始输入方案可以优化信号配时。     

基于细胞自动机的断控岩溶过程数值模拟方法

断溶体作为一种特殊的碳酸盐岩储集体类型,其形成过程尚缺乏一种定量的模拟方法.根据断溶体地质研究认识,断控岩溶以断裂破碎带为核心发生溶蚀扩大,其溶蚀程度的差异受断裂分布、裂缝密度、地层岩性差异、大气淡水或底部热液接触时间等综合因素影响.提出一种基于细胞自动机模拟断控岩溶过程的方法,以走滑断裂形成的裂缝网络为初始条件,以一...     

时间自动机与信号自动机的互模拟算法

基于时间自动机的验证工具已被广泛应用于实时系统模型验证。信号自动机为一类实时系统建立了比时间自动机更适合的模型,但是它还不能用于实际的实时系统模型验证,因为没有验证算法可用。把信号自动机验证问题归约到了时间自动机验证问题：证明了两种自动机具有相同的识别语言能力,证明了二者具有双向模拟关系,并在此基础上提出了线性的互模拟算法。把互模拟算法和已有的时间自动机验证算法结合起来,就得到了信号自动机的验证算法,从而解决了对信号自动机模型的验证问题。     

细胞自动机超并行数据压缩方法

提出细胞自动机元胞级超并行无失真数据压缩方法，并用遗传进化算法获得细胞自动机中的数据压缩规则，证明了细胞自动机文本压缩规则的正确性，讨论了有关的时间复杂性及符号动力学特性。与其他传统的串行或小规模并行的数据压缩方法相比，本文的方法有更好的实时性，普适性，以及Ｓｙｓｔｏｌｉｃ硬件实现的可行性。     

高阶细胞自动机新的数据压缩方法

构造出高阶置换映射，进而得出更有效的高阶细胞自动机超并行数据压缩方法，与细胞行动机超并行数据压缩方法相比，其处理速度可以成倍地提高。证明了用遗传进化算法得到的高阶细胞自动机元胞级无失真数据压缩规则的正确性和可行性。并推广到任意阶，给出了对应的置换映射，之后讨论了有关的时间复杂性及高阶数据压缩方法的有效性。     

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)％.     

基于元胞自动机的植被规则格局的形成模拟

将局域个体相互作用引入逻辑斯第增长模型,使用元胞自动机构建显空间模型来研究植被规则格局的形成现象.模型模拟两个最基本的种群过程为拓植和竞争.模拟过程使用两类邻域来研究不同资源分布条件下的空间格局,其中在资源分布各向同性条件下植被产生点状、谜图状和缺口状格局;在资源分布各向异性条件下产生条带状格局.此外资源稀缺性不但改变环境容纳量也影响空间分布格局.随着资源稀缺性降低,植被格局从点状变为谜图状再变为缺口状,且条带状斑块逐渐变宽.拓植和竞争广泛存在于各类植物种群中且均具有尺度依赖的特征,本研究认为规则空间格局是植被种群空间分布的内秉特征,在稳定环境条件下种群空间分布格局通过空间自组织从随机分布逐渐变化为规则分布.     

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.     

元胞自动机中斑图复制的识别算法

给出了元胞自动机中斑图复制识别的一种算法。通过定义每个元胞的特征数,将两个斑图统一放入一个区域内比较它们的特征数,从而判定是否出现复制现象。数值例子表明,该算法是有效的。     

基于元胞自动机的可修复网络系统可靠性评估模型

为了实时有效评估可修复网络系统的可靠性,克服枚举法的状态空间爆炸问题和马尔科夫过程分析只针对一种系统结构的缺陷,提出了一种基于元胞自 动机的网络系统可靠性评估模型?该模型从节点的内在失效概率和网络结构角度,建立元胞自动机的邻域和状态转移函数,提出可修复网络系统演化模型;在离散演化周期内,利用元胞自动机的传播特性算法定期检测系统的瞬时可靠性,累积得到可修复网络系统的近似稳态可靠性?该模型结合解析法和模拟法优点,得到与时间相关的可修复系统稳态可靠性?该算法分别与状态枚举法?蒙特卡罗法进行仿真对比,仿真结果表明,该方法可准确描述可修复网络系统的稳态可靠性,该方法也适用于其他大规模可修复系统可靠性评估?     

Occupant evacuation model based on cellular automata in fire

By applying the rules set in traffic flow and pedestrian flow models, a basic cellular automata model is presented to simulate occupant evacuation in fire. Some extended models are introduced to study the special phenomena of evacuation from the fire room. The key of the models is the introduction of the danger grade which makes the route choice convenient and reasonable. Fire not only influences the emotional and behavioral characteristics of an individual but also affects his physical constitution, which reduces his maximal possible velocity. The models consider these influence factors by applying a set of simple but effective rules. It is needed to emphasize that all rules are established according to the essential phenomenon in fire evacuation, that is, all the occupants would try to move to the safest place as fast as possible. Some simulation examples are also presented to validate the applicability of the models.     

多态概率元胞自动机森林火灾模型及应用

通过对概率元胞自动机模型的改进,分析了在既不能生长又不能燃烧的空地存在或森林砍伐形成的多态邻居条件下,森林中树木占有率的变化。模拟结果表明在适度留一些既不能生长又不能燃烧的空地或适度砍伐的条件下,不但不会减少森林中树木的比率反而有利于树木的生长。模拟结果与真实情况比较吻合。     

摩擦层形成的元胞自动机模拟

建立了汽车摩擦材料在摩擦过程中摩擦层形成的变时间步长的二维和三维元胞自动机模型,模拟了磨屑运动的变化状态与摩擦材料的表面形貌。用二维元胞自动机模型模拟了无磨损条件下摩擦材料表面的摩擦层的形成过程,可以得到磨屑沿摩擦力方向运动并聚集的图像。用三维元胞自动机模型模拟了有磨损时摩擦材料表面的摩擦层的形成过程,可以得到摩擦材料在不同厚度的磨屑运动和聚集的动态图像。通过元胞自动机模拟可以确定摩擦层形成的机制与磨屑的运动和受阻于钢纤维、陶瓷纤维或磨粒并聚集有关,也证明了在摩擦层的研究中元胞自动机法是一个理想的模拟方法。     

基于元胞自动机的乘客登机策略

登机策略的研究以最小化乘客登机时间为目标。该文对登机策略选择问题进行仿真建模和评价分析。分析乘客登机过程和特点,利用双曲线模型描述乘客放置行李时的过道冲突,提出了过道冲突模型和座位冲突模型。根据元胞自动机仿真原理,建立了乘客登机模拟流程。对7类21种登机策略的模拟结果表明:有序的策略并不一定比无序策略更能提高登机效率;相反,乘客自由登机可能是一种最简单且行之有效的办法。     

同时考虑结伴行为和逆行行为的自行车流元胞自动机模型

结伴行为和逆行行为是两种常见的骑行方式,容易引起自行车流的局部自组织现象和通行效率下降。为研究结伴行为(包括左右结伴和前后结伴)和逆行行为共存对自行车流运动机理和交通特性的影响,建立同时考虑结伴和逆行行为的自行车流元胞自动机模型。通过仿真实验,分别分析左右结伴和前后结伴与逆行共存对自行车流的影响。研究表明:左右结伴和逆行共存会显著降低自行车流的通行能力、增加旅行时间和降低平均速度;前后结伴和逆行共存仅在高车流密度条件下减少平均速度,且引起自行车流轻微振荡;上述负面影响同结伴尺寸、结伴比例、逆行比例和自行车平均到达率等因素有关。这些研究结果有助于更好地管理自行车流,特别是逆行行为管理。     

基于元胞自动机的距离变换方法

借助元胞自动机模型，通过扩展状态记录元胞的归属状态，利用其动力学特性提出了一个删格空间上对点、线、面等复杂实体的加权距离变换方法．实证研究分析表明，基于元胞自动机的距离变换方法能够较好地实现删格空间上加权复杂实体图的距离变换．     

元胞自动机在环境科学中的应用

阐述了元胞自动机(Cellular Automata)的基本原理、方法,总结了CA的甚本特点和适用范围,并又探讨了其在环境科学和生态学中的应用．