建设“数字地球”的一种重要工具—元胞自动机

认为“数字地球”的核心是全球的信息化，是促进经济发展和社会进步的有效途径，而在地球系统中存在着大量的复杂系统，因此“数字地球”的研究过程中必不可少的应包括对复杂性的研究，元胞自动机正是基于复杂系统的特点而设计的可以用计算机模拟的极为有用的方法，因而元胞自动机也是建设“数字地球”的一种重要工具，在对复杂性和复杂系统理解的基础上，阐述了元胞自动机的基本原理、特征及其在“数字地球”建设中的应用。     

元胞自动机：一种探索管理系统复杂性的有效工具

元胞自动机能利用简单的局部规则和离散方法描述复杂的全局的连续系统,已成为探索复杂系统的 一种有效工具。文章阐述了元胞自动机的发展历程、结构、特征及基本理论与方珐;介绍了元胞自动机在寡头 垄断行为、交通管理及工程运输、城市发展、市场营销、股票投资、企业战略等管理领域中的应用;指出元胞 自动机理论的优势与不足,并提出进一步的研究展望。     

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．     

122号元胞自动机的演化语言复杂性

研究了122号初等元胞自动机的演化语言,证明了其宽度为1的演化语言是正规的,宽度大于1的演化语言不是正规的。结果表明:仅用有限自动机是无法接受由122号初等元胞自动机产生的演化语言。     

采用元胞自动机机理的针织电脑编织系统

针对针织电脑横机的编织原理,提出一维元胞自动机、二维元胞自动机用于针织横机编织系统的机理,给出一些元胞自动机初值和演化规则生成的新方法,并根据图案颜色的需要生成多彩色的图案,最后将上述结果应用于针织横机编织系统.     

一种基于元胞自动机变换的图像边缘检测方法

提出了一种新的基于元胞自动机变换的图像边缘检测方法.应用二维元胞自动机,首先确定合适的二维变换基函数,然后对图像进行元胞自动机变换,将变换系数进行子带编码,再根据基函数的性质,分离出变换系数中的高频部分,最后经过反变换得到图像的边缘信息.此算法简单实用,仿真实验结果较好.     

基于元胞自动机的中性二态系统研究

从物理、教育、社会等学科的常见现象中抽象出中性二态系统的概念,建立了这类系统的元胞自动机模型,用计算机实验方法研究了这类系统的微观和宏观特性以及组合演变规律,结果表明这类系统具有固定型、周期型、混沌型等多种复杂性特征,可以模拟物理、教育、社会等学科中的一类常见现象,研究控制和决策对系统作用的效应。     

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．     

一种新的元胞网络模型

用元胞替换传统人工神经网络中的神经元,以局部连接取代相邻层级元胞之间的全连接,用规则演化算法替代BP算法,建立元胞网络模型．设计了元胞网络的训练过程：内嵌的遗传算法用于寻优各元胞状态离散化边界值以及元胞网络拓扑结构．以一个红酒分类基准数据为例,检验了元胞网络的学习性能和分类性能,获得了较为满意的结果．     

一维Conway元胞自动机的涌现计算

给出四参数Conway元胞自动机的翻转规则及演化结果. 通过增加相邻元胞数量发现， r=1的规则中没有Wolfram第四等级； r≥2中存在Wolfram第四等级.     

股市投资复杂性的元胞自动机模拟

以上海股票交易市场为研究对象,将元胞自动机的建模理论与方法应用于股票市场的复杂性模拟。建立了基于投资分析的元胞自动机模型;采用分形理论为工具,应用重标级差(R/S)方法,对比现实与模拟数据,验证了模型仿真的有效性;应用模型,通过改变初始值和规则,进一步研究了股票市场的复杂性。     

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。     

基于元胞自动机的学习者行为模拟

本文提出一种基于元胞自动机模拟学习者行为取向的模型,并进行了单一的和2个影响因素对不同类型学习者的模拟。演化结果显示,该模型能够有效地模拟学习者的行为取向,影响因素对不同学习者人群的影响规律与实践中观察到的现象相符合,在复杂系统科学领域具有良好的应用前景。     

弯曲河道演化的元胞自动机模拟

提出了二维元胞自动机模型用以模拟弯曲河道的演化.模型体现了河道冲淤状态与水流之间的反馈作用,以及河道对冲淤的历史记忆机制.将模型用于一个正弦派生曲线所产生的简单河道,结果能够再现弯曲河道演化的一些典型特征,如凹岸冲刷凸岸淤积、河道深鸿线的迁移方向、河岸演化规模的幂分布等.     

初等元胞自动机在加法规则下的演化

本文总结了经典元胞自动机模型理论,并在此基础上定义了初等元胞自动机的加法规则。引入代数方法探讨了初等元胞自动机在其中一种加法规则下的演化性质,由此推出了一些相关性的结论。它是初等元胞自动机在其加法规则下所特有的,使其在模拟事物时更具有方向性,不但丰富了初等元胞自动机的理论,而且为研究元胞自动机的理论提供了可行的方案。为了便于直观的验证某些结论,本文利用了初等元胞自动机的状态迁移图来加以描述它的演化过程。     

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。     

126号初等元胞自动机的演化复杂性

用形式语言理论和符号动力学对126号初等元胞自动机的演化复杂性进行研究.证得其1-演化语言为正规的,而n≥2时其n-演化语言为非正规的.     

开放边界条件下一种数据传输元胞自动机模型

根据互联网数据传输特点,建立一个开放边界条件下数据传输元胞自动机模型,研究输入概率、输出概率和最大输入速率对路由节点队列长度、发送速率和数据包逗留时间的影响。计算机模拟结果表明,输入概率和输出概率均只在一定范围内影响系统平均发送速率的变化,系统存在自由相和拥塞相。根据数值模拟结果作出系统相图,并对相图进行分析,为实际数据传输管理提供参考。     

非洲猪瘟舍内传播元胞自动机仿真研究

为了研究非洲猪瘟在封闭式猪舍内传播的规律,本文通过引入SI模型,并在此基础上进行改进,结合猪舍内猪只的移动规律及个体体质的差异,分析猪舍内猪只感染非洲猪瘟的概率;设计猪只个体接触后的感染规则,构建元胞自动机模型进行仿真,模拟非洲猪瘟在猪舍的传播情况;通过将元胞自动机模拟的非洲猪瘟的传播仿真结果与传统SI模型的传播数据进行对比分析。结果表明,元胞自动机仿真非洲猪瘟舍内传播能够与传统的SI模型传播数据可以实现较好的拟合,拟合度为0.96,同时使用元胞自动机作为非洲猪瘟的传播模型在预测方面具有优势,可以通过迭代对传播过程可视化,进而实时预测非洲猪瘟在密闭猪舍的传播轨迹,为相关传染病的仿真研究提供了理论指导。