THE COMPLEXITY OF LIMIT LANGUAGES OF CELLULAR AUTOMATA: AN EXAMPLE

1 IntroductionCellular automata (abbreviated as CA) are typical complex systems that their global behaviors cannot be PrediCted from the Properties of their componellts (i.e. cells or automata)which are identically located on the nodes of a periodic lattice and have the same updatingrules.Historicallys the first cellular automaton was proposed by von Neumann to formalize thereproductivity phenomena in living systems[IJ. Since then cellular automata as mathematicalmodels have been used to si…     

THE RELATIONSHIPS OF THREE ELEMENTARY CELLULAR AUTOMATA

Limit language complexity of cellular automata which is first posed by S. Wolfram has become a new branch of cellular automata. In this paper, we obtain two interesting relationships between elementary cellular automata of rules 126, 146（182） and 18, and prove that if the limit language of rule. 18 is not regular, nor are the limit languages of rules 126 and 146（182）.     

一维五邻居元胞自动机的演化行为

依据一维五邻居元胞自动机的演化特点,借助于卡诺图,导出其演化规则的函数形式.进一步利用推导出的规则的函数形式,给出演化规则(eOefeOeO)的性质及性质证明和计算机数值模拟.     

元胞自动机双车道人车混合交通流模型的研究

以元胞自动机184号规则为基础,建立了双向两车道含行人,自行车和汽车的“人车”混合交通流模型.考虑了两车道间的超车影响.通过计算机数值模拟,得到不同的混合比例下的混合交通流基本图及不同的自行车和行人密度下汽车的交通流基本图.通过分析,得出了混合交通流的几个重要特性.     

处理动态优化问题的演化元胞遗传算法

已有演化元胞遗传算法中的演化规则多从元胞自动机中直接引入，未在状态演化中考虑个体间适应值的差异。根据密度制约关系提出一种新的演化元胞遗传算法来处理动态优化问题，在考虑个体适应值优劣与局部种群密度的前提下，通过密度制约与种内竞争实现个体在元胞空间内的生死演化，并建立种群规模增长模型控制元胞空间内存活个体规模。选取不同强度、复杂度的动态优化问题对算法性能进行验证，结果表明新算法具有良好的处理动态优化问题的能力。     

基于元胞自动机的混合交通流机非摩擦干扰

提出一种城市路段机非混合行驶条件下存在摩擦干扰的元胞自动机模型.该模型是在机动车NS模型的基础上引入一条摩擦减速规则,使受到自行车干扰的机动车进行减速.根据模型的规则,对不同机动车密度和非机动车密度的情况进行仿真,仿真结果基本符合实际的情况,得到机动车在干扰情况下通行能力平均下降20%左右,平均速度下降18%左右.最后,通过实际观测数据的验证,表明该模型可靠性较好.     

基于元胞自动机的地铁火灾疏散动态分析

在元胞自动机基本模型基础上,结合地铁人员疏散特征,开发一种扩展元胞自动机模型。模型采用危险度的概念来反映人员对地理位置的认识,以及火情对主观选择的影响作用,并引入附加危险度来实现人与人,人与障碍物之间的摩擦和排斥效应,该附加危险度随乘客运动实时调整。根据人行特征,采用八方向运动规则,结合人员密度确定乘客疏散速度,体现快即是慢的疏散规律。通过站台和站厅两幅总危险度图的布置,模拟整个地铁建筑中人员的逃生过程,以广州地铁二号线某中间站为例,分析了乘客高峰期和非乘客高峰期,以及地铁环境正常运行状态和火灾紧急运行状态下的疏散动态特征。仿真结果显示进入紧急模式下,即使乘客满员,楼梯和闸机的疏散能力能够满足地铁疏散要求。当预警滞后或控制不动作时,逃生所需时间有明显增加,整个疏散通道上,楼梯和站厅检票闸机处形成两处瓶颈,而且闸机疏散能力明显不足。     

元胞自动机舆论模型中人员移动对传播的影响

为了研究舆论系统中人员的移动以及存在态度坚定者的因素对舆论形成和演化的影响,建立了相应的元胞自动机舆论模型．在假设人员态度的改变方式遵守少数服从多数的规则下,通过计算机模拟给出了二维四方格子两种影响领域(5邻居、9邻居)在周期性边界条件下的舆论传播行为．模拟给出了模型的演化趋势,以及在不同赞成率的随机初始状态中,模型演化随立场坚定者密度变化的行为．结果表明人员的移动将加快舆论的形成．     

具有中心车站的元胞自动机城市交通流模型

在Biham等人提出的二维元胞自动机交通流模型基础上,建立了具有中心车站的二维元胞自动机城市交通流模型,该模型考虑了对外交通对城市交通流的影响,推导出了这种二维CA交通流模型的演化方程.在计算机上模拟了在不同对外交通概率情况下的交通状况,得到了车辆在不同参数下交通流模型的基本演化图,进一步还模拟了城市长途车站数量对城市交通的影响.结果表明,较小的对外交通概率就会对城市交通状况产生较大的影响,适当增加中心车站的数量对城市交通状况有一定的改善.     

基于遗传模拟退火法的量子细胞自动机电路仿真

有机结合具有概率突跳特性的模拟退火和群体并行搜索的遗传算法的遗传模拟退火算法是一种有效搜索全局极值的算法，通过对算法操作和参数的合适设置，将其推广到量子细胞自动机电路的仿真。基于对量子细胞自动机基本逻辑电路的仿真结果验证了该算法的有效性，其性能明显优于Macussi等人提出的基于量子细胞自动机的模拟退火法。     

A triangular decomposition algorithm for differential polynomial systems with elementary computation complexity

In this paper, a new triangular decomposition algorithm is proposed for ordinary differential polynomial systems, which has triple exponential computational complexity. The key idea is to eliminate one algebraic variable from a set of polynomials in one step using the theory of multivariate resultant. This seems to be the first differential triangular decomposition algorithm with elementary computation complexity.     

一种改进的Nagel-Schreckenberg模型及速度-流量关系研究

为体现不同车辆在交通流中的差异性．在Nagel—Schreckenberg模型的基础上，将减速概率与车辆密度和速度联系起来．提出了一种改进的一维元胞自动机交通流模型．重点研究了平均速度与流量的关系并与实测结果进行了比较．讨论了交通堵塞形成的过程。数值模拟结果表明本文模型在速度-流量关系的描述上耍优于Nagel—Schreckenberg模型。     

小世界网络重联概率对螺旋波穿透缺陷的影响

基于改进的Greenberg-Hastings元胞自动机模型,构建了复杂网络模型,研究了两种经典小世界网络算法下的重联概率p对螺旋波穿透缺陷能力的影响。实验发现,当p小于等于某个定值p_c时,随着重联概率p的增大,螺旋波穿透缺陷的能力显著增强;当p大于p_c时,螺旋波穿透缺陷的能力不再随着p的增大而增强。     

预测传播结构与人工金融市场的易变性

为了探索价格预测信息传播动力结构与市场价格波动特征之间的关系,建立了一个基于元胞自动机的人工金融市场模型.在模型中,引入了动态有向图来表征异质投资者之间信息传播的邻居关系网络;投资者个体在邻居影响下进行价格预测与投资决策,从而形成市场价格.通过对仿真交易价格时间序列的R/S分析,发现邻居关系网络结构对于投资者预测的同质化有重要作用;投资者预测同质化倾向强的资本市场时,价格时间序列的易变性随之增强,市场价格趋于不稳定.     

基于土地利用特征的竞争性产业生长湮灭CA仿真

描述了竞争性产业的特点,在对现有元胞自动机模型进行总体分析的基础上,分析比较了竞争条件下的CA模型,在考虑城市发展和土地利用的前提下,提出竞争性产业生长和湮灭的元胞动机演化规则,建立竞争性产业生长和湮灭模型,并以超市为例对某区的超市生长过程进行仿真.该模型对竞争性产业的选址、规模和发展趋势提供理论依据.     

组织效力与权力分配—— 一种数理解释

以组织效力为原则，通过数理分析提出了组织权力的最佳配置结构，以及伴随组织规模扩充最佳权力配置的转移规律。     

基于元胞自动机的云层实时模拟

云层的实时模拟是构造真实的虚拟自然环境的重要组成部分.然而,外观形状的不规则性和物理形成过程的复杂性增加了云层实时模拟的难度.在分析和研究现有云层建模和渲染方法的基础上,提出了一种基于元胞自动机的云层实时模拟方法,该方法的核心是采用元胞自动机理论对云层建模,使用风力函数对云进行控制;综合单散射和多重散射的方法构造云的光照模型;利用连续帧之间的相关性实现基于视点变换的云层实时渲染, 并利用Murakami的元球方法计算云的密度分布.实践证明该方法可以实时模拟具有较强真实感的云层.     

基于元胞自动机的道路交通堵塞仿真研究

意外交通事件的发生会干扰正常的交通流秩序,甚至引起交通堵塞。建立交通意外事件影响下的交通流仿真模型,将能有效地对拥堵传播控制进行研究。对堵塞车流中车辆个体的行为特征进行了详尽分析后,通过设置＂挤车变道＂规则对现有的元胞自动机模型进行了改进,建立起一种适合描述交通堵塞传播的元胞自动机模型。该模型能够较为准确地模拟出堵塞交通流的时空传播过程。最后,利用本模型探索了主要交通流参数对堵塞传播的影响规律。

Abstract：

Traffic incidents will reduce the traffic capacity,and even cause the traffic congestion. So building an effective simulation model is necessary to study the rules of congestion＇s propagating. The behavioral characteristics of individual vehicles in the traffic jam are different from others,but the current traffic CA （cellular automaton） models neglect those differences. The differences were taken into account by introducing some new rules into the old CA model. With the new CA model,the process of traffic congestion＇s propagating could be simulated correctly. Lastly,the relationships between congestion＇s propagating and some traffic parameters were explored by this model.     

一种低复杂度最小均方误差内插滤波器的优化设计

提出一种低复杂度内插滤波器的设计方法.该方法基于Farrow结构,以内插滤波器输出信号的均方误差最小(MMSE)为设计准则,从而保证最优性能.同时令内插滤波器系数对称化,以降低实现复杂度.仿真结果表明,在同等性能的基础上,优化的二阶内插滤波器和传统内插滤波器相比,复杂度降低了25%;在同等复杂度的基础上,优化的二阶内插滤波器和传统滤波器相比,输出均方误差性能有明显提高.     

基于子波变换的多传感器最优信息融合估计

在线性最小方差最优信息融合准则下,提出了一种新的修正加权融合准则。在此基础上,结合子波域多尺度分解理论,构建了子波域多尺度多传感器按修正加权最优信息融合方法。该方法由于采用了修正的加权融合准则和子波域多尺度分解,提高了融合精度,减少了计算负担,便于实际应用。两个典型运动的仿真例子说明了其有效性。