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元胞自动机及其在可持续发展评价中的应用

元胞自动机是复杂性科学的重要领域,是复杂系统研究方法之一。目前,元胞自动机已经成为一个国际前沿的研究领域,被广泛应用到社会学、生物学、计算机科学、数学、物理、化学、军事科学等研究。本文着重研究了元胞自动机动力学过程中的几个量与动力学行为的联系;并尝试将元胞自动机应用到可持续发展评价领域。本文的主要工作包括以下内容:1、系统介绍了元胞自动机的基本理论,详细说明了元胞自动机作为复杂系统的模型主要特点及优势。2、奇偶规则的元胞自动机是一种构造相当简单的自动机模型,我们引入总密度关联和Hamming距离结合该自动机模型动力学行为进行研究,在此基础上提出一种扩展奇偶规则的自动机模型。对扩展模型的转移函数进行了深入的研究,从理论上指出其对自动机动力学行为的影响,通过计算机模拟研究了该模型的动力学过程中总密度关联和Hamming距离的变化情况,结果表明这两个量与动力学行为有一致的变化趋势。3、实现可持续发展是21世纪人类经济社会发展的共同目标  (本文共53页) 本文目录 | 阅读全文>>

吉林大学
吉林大学

初等元胞自动机的一种新的分类方法

本文的研究了一种新的初等元胞自动机的分类方法。通过考察初等元胞自动机的染色体特征长度演化情况,我们将全部的5-bit 总和规则初等元胞自动机分为了十三类。在与经典的分类方法的比较中,我们比较了特征长度分类方法和Wolfram 四等级之间的关系,从而得到了一种细化Wolfram 第四等级的途径。  (本文共58页) 本文目录 | 阅读全文>>

《西安电子科技大学学报》2017年02期
西安电子科技大学学报

量子元胞自动机可逆加法器电路

计算机芯片能量消耗一直是集成电路领域研究人员关注的关键问题之一.通常来说,计算机能量消耗主要包括两个方面:随着电子器件特征尺寸越来越小,芯片上集成的器件数越来越多,从而导致芯片单位面积的能耗大幅增加[1];计算过程中的不可逆操作[2]造成了大量的能量消耗.例如,两位输入的异或逻辑门操作,因为只有一位的输出,这一过程损失了一个自由度,因此是不可逆的,按照热力学理论,必然会产生一定的热量.研究表明,每一位不可逆信息的丢失将产生kBTln 2的热量[3].因此,可逆逻辑对于低功耗逻辑电路设计具有重要应用价值.量子元胞自动机(Quantum-dot Cellular Automata,QCA)[4-5]是一种独特的纳米电子器件,工作时不需要电流或电压,而是通过邻近元胞电子间的库仑作用来进行逻辑计算和传递,因此其功耗非常低.同时,量子元胞自动机还能朝分子级方向发展[6],也是实现量子计算的重要途径.因而,将可逆逻辑门和量子元胞自动机器件技...  (本文共7页) 阅读全文>>

《城市地理》2017年02期
城市地理

小区开放对周边道路的影响研究

1问题提出小区开放对道路通行的影响,在社会上引起了广泛的关注。民众关注的焦点是:开放小区能否达到优化路网结构,提高道路通行能力,改善交通状况的目的,以及改善效果如何。相关部门希望人们能建立数学模型(仿真模型),对此问题进行研究,为科学决策提供定量依据。请搜集相关数据信息,建立数学模型研究如下问题:1、选取合适的评价指标体系,用以评价小区开放对周边道路通行的影响。2、建立关于车辆通行的数学模型,用以研究小区开放对周边道路通行的影响。3、小区开放产生的效果,可能会与小区结构及周边道路结构、车流量有关。请选取或建构不同类型的小区,应用所建立的模型,定量比较各类型小区开放前后对道路通行的影响。2问题分析问题一:要建立小区开放对周边道路通行影响的评价体系,首先在指标选取上尽可能使指标相互独立,其次要遵循科学性、代表性、可比性和可操作性等原则,使评价指标尽可能全面反映路网结构的实际情况。因此,我们选取权威认证加遵循原则的原理和方法来构建“小...  (本文共3页) 阅读全文>>

《计算机应用研究》2008年04期
计算机应用研究

基于二维元胞自动机的双向触发并行加密模型

信息安全问题已成为世人关注的社会问题,作为信息安全核心的加密技术及其实现愈加复杂[1]。元胞自动机具有组成单元的简单性、单元之间作用的局部性和信息处理的高度并行性等优点,并表现出复杂的全局特性,使其尤为适合应用于密码学中[2]。针对私钥流的分组密码以及公钥系统,研究人员提出了一些基于元胞自动机的加密算法[3~6]。建立在一维二值元胞自动机迭代基础上的密码系统较容易破解,因为解决其可逆性问题是P问题;而二维元胞自动机的可逆性问题则是NP问题,可以潜在抵抗密码分析的攻击[7]。到目前为止,基于元胞自动机的密码系统只有极少数是基于二维元胞自动机的[8]。1二维触发元胞自动机理论元胞自动机最常见的是一维和二维[9,10]。二维元胞自动机被定义为元胞的点阵,有三种相邻位配置,如图1[8]所示。可根据一些规则进行编码[8]:ai,j=φ(ai-r,j-r,…,ai,j,…,ai+r,j+r)(1)在所有2n个规则中有一系列被称为触发规则,其...  (本文共5页) 阅读全文>>

《计算机工程与应用》2008年29期
计算机工程与应用

交通元胞自动机计算机模拟模型的研究

1引言元胞自动机(Cellular Automata,简称CA)是一种时间和空间都离散的动力系统模型[1-2]。散布在栅格(Lattice Grid)中的每一元胞(Cell)取有限的离散状态,遵循同样的作用规则,依据确定的局部规则作同步更新,大量元胞通过简单的相互作用而构成动态系统的演化。不同于一般的动力学模型,元胞自动机不是由严格定义的物理方程或函数确定,而是用一系列模型构造的规则构成。凡是满足这些规则的模型都可以算作是元胞自动机。因此,元胞自动机是一类模型的总称,或者说是一个方法框架。其特点是时间、空间、状态都离散,每个变量只取有限多个状态,且其状态改变的规则在时间和空间上都是局部的。随着计算机技术的不断发展,元胞自动机广泛应用于各种复杂系统,如热扩散、热传导、流体流、道路交通等。1992年,Nagel-Schreckenberg采用元胞自动机模拟公路交通流,引起了人们的极大兴趣,从此以后,相继有许多研究机构开始了交通元胞自...  (本文共3页) 阅读全文>>