细胞自动机及MATLAB仿真

按照S.Wolfram对细胞自动机的分类规则,以MATLAB为工具,实现了对所有初等细胞自动机演化规则的动态模拟,并针对奇偶规则、蚂蚁规则等典型细胞自动机的演化规则,提出相应的算法,以MATLAB为工具开发了可视化的模型,刻化了细胞自动机在模拟复杂现象方面的优势.     

基于细胞自动机的碳酸盐岩沉积模拟

地层沉积模拟方法可分为确定性建模方法和随机建模方法。基于细胞自动机的建模方法属于随机建模方法。应用此方法,通过反复迭代,可以采用简单的控制方程来模拟复杂过程。Burgess将细胞自动机建模方法应用于碳酸盐岩沉积模拟,其研究工作最为典型。以Burgess的研究内容为背景,介绍基于细胞自动机的碳酸盐岩沉积模拟过程,总结其优缺点,分析此类方法的发展趋势及应用前景。     

基于人工势场与细胞自动机的移动机器人路径规划算法

提出了一种基于细胞自动机（Cellular Automata,CA）和人工势场的全向移动机器人路径规划算法,并通过一个4层的细胞自动机模型实现了该算法。通过构造扩张的障碍占位网格地图可在规划算法中将机器人简化为一个点,然后通过建立数值化的障碍人工势场图来考虑障碍物的局部影响,并使用CA模型得到距离传播图,最后通过搜索势场超曲面的最小值获得从起始点到目标点的最优无碰撞路径。仿真结果表明,提出的算法可以获得最优无碰撞路径,最优路径足够光滑且与障碍有较大的安全距离,便于全向移动机器人跟踪。     

NFA→FA→GFA自动机转换算法

研究了不确定有穷自动机NFA、确定有穷自动机FA、规范有穷自动机GFA的基本关系与等价转换;给出了"NFA→FA"等价转换算法与"FA→GFA"等价转换算法,构造性证明了从FA到GFA的存在性,提供了自动机极小化算法的研究基础。     

基于学习自动机与萤火虫算法的链路预测

为了探索便携交换网络的演化规律,研究其网络行为预测中的链路预测问题.便携交换网络具有节点移动性、节点间间歇性连接、高延迟等特点,其链路预测面临的挑战是节点相遇的机会性和拓扑的时变性,获得其高质量链路预测的关键是如何较全面地获取节点的属性.作者提出基于学习自动机和萤火虫算法的链路预测方法(link prediction ...     

基于细胞自动机的青霉素菌体生长可视化模型

为了更好地反映出青霉素发酵过程中菌体生长的复杂系统特征,在对青霉素生长分批发酵过程菌体生长机理研究基础上,建立了基于细胞自动机的青霉素分批发酵过程中菌体生长的可视化模型．模型采用二维彩色图案描述了青霉素菌体的生长演化过程;模型演化规则建立在青霉素生产分批发酵过程菌体生长机理及其动力学微分方程模型基础上,更加符合青霉素分批发酵过程菌体生长演化行为的多样性,随机性和不确定性的特点．仿真结果表明,该模型较好地描述了青霉素分批发酵过程中菌体生长的演化行为．     

用细胞自动机实现Logistic模型

对应用于模拟肿瘤生长的Logistic模型进行了分析和研究,设计了基于一维细胞自动机的肿瘤动态生长模型. 以连续Logistic模型为基础,导出模型的离散差分形式;在前人工作的基础上,设计出基于细胞自动机的离散动态计算机生长模型,并设计出人工细胞自动机状态随机演化规则;对基于一维人工细胞自动机的肿瘤动态生长模型进行了数值仿真实验. 理论分析和结果表明细胞自动机模型仿真曲线与连续Logistic模型两者相互吻合.     

基于元胞自动机的客机应急撤离过程仿真研究

提出采用基于信息流传播更新机制的元胞自动机算法进行客机应急撤离问题的求解.算法利用带缩放系数的微观离散网格描述客机客舱布置方案,考虑了旅客不同属性对撤离过程的动态影响,采用信息流更新机制对撤离过程进行模拟,有效地解决了采用传统并行更新机制模拟与实际撤离过程不一致的问题.实例仿真结果表明,文中的算法与传统元胞自动机算法相比,更接近于试验结果.     

基于细胞自动机模型的青霉素发酵过程优化控制策略

针对青霉素分批补料发酵过程优化控制问题,提出了一种基于青霉素分批补料发酵过程细胞自动机模型(简称CAPFM)的青霉素分批补料发酵过程优化控制策略设计方法.该方法通过理论分析,将CAPFM等价并转化为一个马尔可夫过程,并构造了基于马尔可夫决策过程的CAPFM迭代优化控制策略,设计了青霉素分批补料发酵过程迭代优化控制的模拟仿真系统.     

细胞自动机及其在数字VLSI测试中的应用

以尽可能短的测试序列长度对被测电路达到较高的故障覆盖率为目标，基于细胞自动机的基本原理和分类，以及在超大规模集成电路伪随机测试中用作伪随机数发生器的一维线性混合型最大序列长度细胞自动机的结构和实现，利用m序列的移位可加性，分析了为细胞自动机阵列设计移相器以减小其生成位流互相关性的快速算法和实现，提供了一种低硬件开销的多扫描链配置方法，对标准电路的实验证明该方法具有较低的计算复杂度，可以缩短伪随机测试长度。     

基于元胞自动机变换的重复水印算法

为了在满足水印不可见性和鲁棒性的同时,充分保障水印的安全性,提出了一种元胞自动机域的水印重复嵌入算法.利用元胞自动机的复杂多变的动力学特征,设计一个长的密钥矢量,先对水印进行元胞自动机加密,再对图像子块进行元胞自动机变换,利用纹理掩蔽特征将加密水印重复地嵌入图像子块中,水印检测无需原始图像.实验结果表明提出的算法有很好的鲁棒性、安全性和不可见性.     

基于可逆元胞自动机的图像加密算法

提出一种基于一维可逆元胞自动机（RCA）的新的图像加密算法,算法中可逆元胞自动机（RCA）规则和随机数据的应用使得图像具有更高安全性。可逆元胞自动机（RCA）加密算法将已知灰度图像变为二值图像,然后将其数据重新排列成一0-1序列,应用可逆元胞自动机（RCA）规则实现图像加密。灰度图像加密的仿真结果表明所提出的算法满足混合特性和扩散特性,一般的解密算法根本不可能对这种加密图像解密。     

扩散过程的元胞自动机模拟

以元胞自动机为研究方法,通过编写Matlab程序,以演化示意图的形式,模拟了圆域内的扩散过程,给出了累积演化率曲线．同时,用微积分的方法,解析了该扩散过程,并结合实例与元胞自动机方法对比．研究证明．元胞自动机可以生动形象地模拟扩散过程,且与微积分得到的结论一致．     

扩散过程的元胞自动机模拟

以元胞自动机为研究方法,通过编写Matlab程序,以演化示意图的形式,模拟了圆域内的扩散过程,给出了累积演化率曲线.同时,用微积分的方法,解析了该扩散过程,并结合实例与元胞自动机方法对比.研究证明,元胞自动机可以生动形象地模拟扩散过程,且与微积分得到的结论一致.     

一种二维元胞自动机图像并行加密算法

本文给出一种在二维离散小波分解(DWT)基础上,应用二维元胞自动机并行对数字图像进行加密算法。该并行算法使用小波变换将加密的数据集中到图像数据的低频系数上,大大地减少了需要加密和解密的运算量。同时,算法自动根据CPU的核数进行并行任务的分配,能充分利用二维元胞自动机良好的并行特性,进行快速加密。仿真试验结果证明了该方法的有效性,分析表明该算法具有高效、密钥空间大的特点,且具有一定抵抗恶意攻击的鲁棒性和抗统计攻击的能力。     

基于元胞自动机的交通流分析

结合元胞自动机的理论,对车辆运行建立了交通流数学模型.通过C++软件描述了运行车辆除超车之外靠右行规则下,交通流量随换道概率变化的情况;通过Matlab软件进行仿真模拟,揭示了交通密度在右行规则控制下所形成的交通流的规律性.结果表明:在靠右行驶规则下,适当的转向概率和车速有利于交通流量的提升.     

基于元胞自动机的移动机器人路径规划

为解决移动机器人全局最优路径规划存在的问题,提出了一种基于元胞自动机的路径规划算法。建立了移动机器人活动空间的环境模型,将移动机器人的起点、终点、障碍物及自由通路定义为一组离散的元胞,设计了元胞状态的演化规则,并且根据演化后的元胞状态确定了最优路径的搜索方法,并通过仿真实验验证了该算法在简单环境和复杂环境下都能够有效的进行路径规划,并且具有算法简单、速度快、效率高等特点。     

基于元胞自动机的环形交叉口通行能力分析

为了描述环形交叉口交织区交通流运行态势的复杂性和不稳定性,采用微观元胞自动机模型模拟交织区的车流运行规律.首先基于环形交叉口圆环形结构和车流流向,建立六边形元胞空间替代传统矩形元胞空间以及定义多值元胞状态,进而提出基于改进间隙接受理论的元胞规则分析交叉口交织区通行能力,最后利用Matlab编程进行数值模拟仿真.仿真结果表明:所建立的六边形元胞空间能够有效地模拟交织区交通流运行;改进的元胞规则能够准确地描述交织区的通行能力波动性和变化曲线,为环形交叉口信号控制和协调优化提供基本依据.     

基于2D元胞自动机的铣刀片温度场模型建立

铣刀片在切削过程中受到周期性的热冲击,切削热产生的恶劣的温度场对刀片造成破损,温度场在铣刀片切削过程中呈现出非常复杂的变化,研究切削热和切削温度的产生和变化规律是揭示刀具破损磨损的产生机理的重要手段.针对这一问题,采用元胞自动机思想,建立以元胞自动机理论为基础的2D铣刀片的温度场模型,模拟切削过程中温度的分布,解决其他技术无法精确计算刀片中温度场分布的问题.