二维可控细胞自动机伪随机序列发生方法研究

提出了一种新的细胞自动机———二维可控细胞自动机。根据二维可控细胞自动机的性质,提出了一 种具有梯型结构的二维可控细胞自动机的伪随机序列发生方法。计算机模拟表明,具有梯型结构的二维可控细 胞自动机伪随机序列发生器实现简单,产生的序列具有速度高、统计特性好等优点。新的细胞自动机在对称密 码学中有广泛地应用。     

细胞自动机的演化与计算理论’

本文介绍一细胞自动机的基础原理，讨论了细胞自动演化位形序列与形式语言的等价性，并给出９０规则与１５０规则的正则语言集，则时还建立了Ｔｕｒｉｎｇ机仿真９０规则的程序并给出相应的状态转移图。     

一种一维细胞自动机的分类

讨论了基本细胞自动机的一种扩展模型,通过二元矩阵展现了局部规则与全局演化的关系.利用矩阵的秩对这类细胞自动机进行了计算机实验分类.     

基于卡诺图初等元胞自动机的演化规则

依据初等元胞自动机演化规则的特点,借助卡诺图化简,导出初等元胞自动机演化规则的函数形式。进一步利用推导出的演化规则的函数形式,给出演化规则90和演化规则184的演化定理及相关定理的证明。     

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.     

基于元胞自动机的拓扑排序算法

目的 利用元胞自动机的特性,找到一种新的拓扑排序算法.方法 将AOV网构造成一个元胞自动机模型,采用经过改造的邻接链表作为元胞的数据结构,并在其中引入随机编号项,所有元胞依据随机编号顺序地遵守演化规则进行演化,实现拓扑排序.结果 利用元胞自动机的时空局部规则和并行计算特性,设计并验证了拓扑排序算法.结论 与传统算法相比本算法在时间、空间复杂性上都有较大改善,并且在应用元胞自动机理论解决图的问题方面有所贡献.     

基于蚁群算法的细胞自动机优化及其在电路测试中的应用

细胞自动机在电路设计、计算机安全等领域有广泛的应用.首先通过使用蚁群算法实现对细胞自动机结构的优化配置,从而产生具有较强随机性的伪随机数序列;其次,把细胞自动机应用于数字电路的测试,利用经优化后的二维细胞自动机来生成测试矢量.实验结果表明,经过蚁群算法优化之后得到的细胞自动机能够产生随机性较强的伪随机数序列,在数字电路测试的应用中能够提高故障覆盖率.     

企业合作竞争系统自组织演化的动力学模型

为充分揭示企业合作竞争系统自组织演化的过程和机理,运用系统动力学的理论和方法,建立了企业合作竞争系统自组织演化的Logistic动力学模型．以含2个企业主体的模型为基础,进行了结构和稳定性分析,并利用计算机对其进行仿真模拟．结果表明,企业合作竞争系统的演化方向存在多种可能,演化结果与合作竞争效应紧密相关．努力放大系统中的合作效应,使有益的运行模式逐渐占据优势并形成序参量,可以引导系统向正确方向不断演化．     

机器人路径规划的元胞自动机算法

采用Moore型邻居规则建立机器人路径规划的元胞自动机模型和演化规则,通过对移动机器人的路径进行演化,讨论了周围环境已知情况下的移动机器人元胞自动机路径规划问题。在演化规则中增加危险度检测,使得机器人能够避免碰撞和穿越障碍,仿真实验结果表明,利用元胞自动机可以实现复杂环境的机器人路径搜索,避免死锁和碰撞,达到快速的最优路径。     

在细胞图自动机上寻找图的基本回路

将细胞自动结构推广到任意图结构，并用它解决图论中的问题，是细胞自动机理论在图论领域中的一个应用．本文给出了用细胞图自动机求任意连通图的所有基本回路的并行算法     

基于细胞自动机规则198的单向散列函数

 基于周期边界一维三邻居细胞自动机规则的非线性特性, 结合细胞自动机与传统单向散列函数的优点, 提出一种基于细胞自动机动态参数的单向散列函数设计方法. 在以MD5算法为核心的迭代结构下, 将上一步迭代的输出寄存器值经过规则198演化一次后作为本步迭代的迭代参数, 从而实现了明文消息变化的二次扩散, 并最终输出128比特散列值. 实验结果表明, 该算法对明文的变化极其敏感, 具有强而稳定的混乱和扩散性质及较优的软硬件实现速度, 实用性较强.     

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。     

Some Properties of Fractals Generated by Linear Cellular Automata

Fractals and cellular automata are both significant areas of research in nonlinear analysis. This paper studies a class of fractals generated by cellular automata. The patterns produced by cellular automata give a special sequence of sets in Euclidean space. The corresponding limit set is shown to be a fractal and the dimension is independent of the choice of the finite initial seed. As opposed to previous works, the fractals here do not depend on the time parameter.     

基于Langton参数的一维DNA元胞自动机的涌现计算

通过引入DNA元胞自动机的概念, 利用总和规则研究基于Langton参数的半径为3的一维DNA元胞自动机, 得到了Wolfram的4个等级. 结果表明, 随着参数λ的不同, DNA元胞自动机展现出不同的结构, 当λ介于一个中间值时动态行为达到最大的复杂性, 随着λ的进一步增大, 复杂结构逐渐被随机结构所取代.     

δ－网分形指纹及其在图像匹配中的应用

将随机机制引入元胞自动机，建立了若干自组织过程的随机元胞自动机模型；编制了Ｗｉｎｄｏｗｓ环境下的通用元胞自动机程序，成功模拟了粒子扩散、沙堆崩塌、分形凝聚、晶体生长等动态过程．     

Algorithm for repairing the damaged images of grain structures obtained from the cellular automata and measurement of grain size

Computational models are developed to create grain structures using mathematical algorithms based on the chaos theory such as cellular automaton, geometrical models, fractals, and stochastic methods. Because of the chaotic nature of grain structures, some of the most popular routines are based on the Monte Carlo method, statistical distributions, and random walk methods, which can be easily programmed and included in nested loops. Nevertheless, grain structures are not well defined as the results of computational errors and numerical inconsistencies on mathematical methods. Due to the finite definition of numbers or the numerical restrictions during the simulation of solidification, damaged images appear on the screen. These images must be repaired to obtain a good measurement of grain geometrical properties. Some mathematical algorithms were developed to repair, measure, and characterize grain structures obtained from cellular automata in the present work. An appropriate measurement of grain size and the corrected identification of interfaces and length are very important topics in materials science because they are the representation and validation of mathematical models with real samples. As a result, the developed algorithms are tested and proved to be appropriate and efficient to eliminate the errors and characterize the grain structures.     

随机周期序列线性复杂度的方差

利用周期序列的广义离散傅立叶变换,计算出了一般情形下的随机周期序列线性复杂度的方差,确定了某些重要周期的随机周期序列线性复杂度的方差,并且分析了随机周期序列线性复杂度的方差渐近性质．     

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.