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.     

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。     

基于三维元胞自动机的垃圾焚烧烟气扩散模拟

利用三维元胞自动机模型对垃圾焚烧中烟气的扩散进行模拟,首先确定元胞空间及其状态,考虑风向、风速、降雨以及湍流的影响,建立了烟气扩散规则,然后根据此规则通过中心元胞周围10个邻居来确定下一元胞状态,由此实现了基于三维元胞自动机的对烟气扩散的建模,最后利用该模型对垃圾焚烧厂周围环境状况进行了动态模拟,实现了对烟气污染的实时监控.     

基于地理空间实体的矢量元胞自动机研究

元胞自动机是能模拟复杂行为的离散动力学模型，GIS与元胞自动机的集成对于模拟地理时空过程具有很大的优势。但是标准CA的一些限制因素如空间尺度、精度及数据量问题、邻居定义等制约了其模拟真实世界的能力。本文通过分析地理现象和元胞自动机之间的关系，从元胞及状态、元胞空间、邻居、转换规则、离散时间五个方面对标准元胞自动机的组成部分进行了扩展，构建了在不规则的地理空间中基于地理实体的元胞自动机模型，同时提出了一个通用的基于地理实体的元胞自动机模型和地理信息系统集成的框架。     

基于元胞自动机的行人流疏散模拟研究

根据二维元胞自动机的Moore邻居确定行人运动规则,建立基于元胞自动机的行人流疏散模型,对房间内人员疏散过程进行模拟研究,得到了疏散时间与房间出口宽度、人员密度之间的变化关系.该模拟结果对紧急情况下的人员疏散具有一定的指导意义.     

蚁群算法元胞自动机模型应用

提出一种基于元胞自动机理论的蚁群算法模型.将元胞自动机和蚁群算法结合用于解决基于离散数学的移动机器人路径规划问题.试验结果显示,采用基于元胞蚂蚁的算法进行路径规划求取的状态解构型和数值解收敛都能符合应用要求,用蚁群算法元胞自动机模型求解路径规划问题是可行的.     

PCB布线的元胞蚂蚁算法研究

将元胞自动机思想引入到蚂蚁算法中,提出一种新的进化算法--元胞蚂蚁算法,通过算法的元胞演化机制对信息素的二次分配,有效地扩大了对解空间的覆盖率.将元胞蚂蚁算法应用于PCB布线问题,以路径最短和通孔数量最少化为目标,辅以分布布线、避障规则等手段,最后用Delphi实现.通过对一个实际布线问题的测试,得出了比Protel更好的布线结果.     

一种基于元胞自动机的混洗蛙跳优化算法

基于元胞自动机理论提出一种改进混洗蛙跳算法. 该算法将元胞自动机嵌入到混洗蛙跳算法中改进分组策略, 应用云模型和混沌理论改进个体更新方式, 利用演化规则模拟生物进化的动态特征. 对6个基准函数进行测试的实验结果表明, 该算法具有较好的收敛精度和计算速度, 适用于多峰值函数寻优.     

基于元胞自动机的自嵌入图像认证水印算法

提出了一种用于图像认证的分块自嵌入水印算法,图像分块后,根据基密钥产生的基函数,对子块进行两层元胞自动机变换,由高层低频系数产生初始构型,再由整数混沌序列计算对应子块的局部规则,由该局部规则的元胞自动机从初始构型演化生成基于图像内容的水印,再用量化系数技术将水印嵌入低层低频系数.利用元胞自动机对初始构型和局部规则的多变性,能有效检测并定位对图像内容的恶意篡改,避免矢量量化等攻击,同时也增强了算法的安全性.实验结果表明算法对JPEG压缩有较好的鲁棒性,检测时不需要原始图像.     

利用MATLAB和VC++6.0混合编程技术研究元胞自动机动态演化过程

在论述MATLAB和VC 6.0混合编程的基础上,以二维方格元胞自动机的动态演化过程为背景,对不同边界条件和邻居条件的二维方格元胞自动机在奇偶演化规则下的动态行为进行分析,并通过混合编程技术对其动态演化过程进行"可视化"再现和跟踪,得到了元胞自动机在不同条件下其演化过程具有复杂性、不确定性、平衡性、周期性以及分形性等特性的结论,为进一步发掘和揭示元胞自动机的演化规律提供了研究思路和方法.     

基于元胞自动机的单源点最短路求解算法

针对图的单源点最短路问题,提出一种改进的基于元胞自动机模型的求解算法并分析了其算法复杂度.该算法定义了一个元胞自动机模型,通过元胞空间上元胞状态的变化,能够获得某设定结点到其他结点的最短路.在实验阶段,分别用经典Dijkstra算法和提出的算法对随机生成的不完全无向图进行分析.结果表明,相比于经典的Dijkstra算法,该算法不但能够获得与之相同的仿真结果,并且具有规则简单、易于实现、效率高等特点,具有明显的优越性.     

固体溶解过程的元胞自动机模拟

采用4邻居条件,以服从二次分布定理的演化概率作为演化规则,以matlab作为编程软件,用元胞自动机模拟固体在液体中溶解的过程.研究结果表明:溶解的前期,溶解速率大致上恒定,后期逐渐减小;溶解过程中固体的形状基本上保持不变,只是体积缩小,直到溶解的最后阶段.同时用微积分的方法进行了分析,得到了相同到的结论.以硫酸铜晶体在水中的溶解实验为实例,验证了元胞自动机模拟的正确性.     

基于策略演化的股票市场元胞自动机模型

将基于Moore型邻居的投资者策略演化行为及策略演化效用函数引入投资者预期驱动的股票市场元胞自动机模型,对演化动力系统做了动力学分析,并研究了策略模仿行为对价格的影响.理论分析及计算机仿真结果表明:股票价格呈现基本面价值收敛,验证了动力系统的稳定性;引入基于Moore型邻居的策略演化规则后,投资者的策略选择出现明显的羊群行为,并且导致价格波动异常,价格发现效率降低;收益率峰度与投资者策略模仿强度有关.     

标准元胞自动机模型的缺陷及拓展研究

具备时空计算特征的元胞自动机模型（CA）与GIS集成将极大促进GIS对地理过程的模拟能力。标准元胞自动机在元胞形态、邻居规则等方面的定义存在极大限制，制约了元胞自动机对真实世界的模拟和应用能力。论文充分研究了空间模型与元胞邻居描述的关系，发现元胞邻居在空间关系上存在拓扑邻接、空间邻近和复杂相离三种关系，传统思路的模型扩展很难完全解决CA的局限性，尤其是复杂相离关系。为此，论文在面向对象的思想基础上提出了基于地理实体的元胞自动机概念模型。     

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.     

一种机器人路径规划的元胞自动机算法

利用元胞自动机模型解决移动机器人的运动路径规划问题。该算法环境空间已知且被分解成规则的方形元胞网格,机器人根据转换规则由当前元胞向邻居元胞移动最终形成最优路径。最后在实验环境中进行仿真,结果显示在机器人起点和终点的运动方向有约束的情况下也能迅速规划出最优路径,表明了该算法的可行性和有效性。     

基于元胞自动机原理的微观交通仿真模型

描述了一种对高速路上的交通流仿真和预测的模型.该模型应用了元胞自动机原理对复杂的交通行为进行建模.这种基于元胞自动机的方法是将模拟的道路量离散为均匀的格子,时间也采用离散量,并采用有限的数字集.同时,在每个时间步长,每个格子通过车辆跟新算法来变换状态,车辆根据自定义的规则确定移动格子的数量.该方法使得在计算机上进行仿真运算更为可行.同时建立了跟车模型、车道变换的超车模型,并根据流程对新建的VP算法绘出时空图.提出了一个设想:将具备自学习的神经网络和仿真系统相结合,再根据安装在高速路上的传感器所获得的统计数据,系统能对几分钟以后的交通状态进行预测.