更快速的高阶细胞自动机超并行数据压缩方法

构造出高阶置换映射,进而得出更有效的高阶细胞自动机超并行数据压缩方法,在不增加细胞自动机总体结构复杂性的情况下,比文献「１」中并行压缩方法的处理速度可以成倍地提高。证明了用遗传进化算法得到的高阶细胞自动机元胞级无失真数据压缩规则的正确性和可行性,讨论了有关的时间复杂性及高阶数据压缩方法的有效性。     

二阶可逆耦合触发细胞自动机的加密技术研究

为了有效改进细胞自动机加密系统的实现复杂度和加解密效率,提出了一种二阶可逆耦合触发细胞自动机的图像加密方法.通过对简单的可逆细胞自动机进行扩展,构造二阶可逆细胞自动机,并以耦合触发规则对明文图像实行分块加密.二阶可逆细胞自动机的转移状态由其当前状态以及前一状态决定,有效增大了邻域范围,并且因为采用耦合触发规则,因此能明显增大加密系统的密钥空间,保证了系统的计算安全性.与一般触发自动机反向迭代的串行加密方式相比,该方法对于每个细胞的加密具有本质并行性,因此具有极高的加解密效率.通过实验验证其性能,结果表明与其它算法相比,该算法具有较大的密钥空间,能够有效抵抗蛮力攻击和差分分析攻击,且较小的邻域半径即可得到良好的加密效果,因此非常便于硬件实现.     

对称耦合式触发细胞自动机在加密中的应用

提出一种基于一维触发细胞自动机的数据加密算法.待加密的数据块被分成两个等长的子块在两个触发细胞自动机上并行加密.细胞自动机之间采用对称耦合结构,每个细胞自动机迭代时采用的反转规则不仅依赖于其自身的状态,也依赖于与其耦合的细胞自动机以及密钥流的状态.这种结构降低了硬件的实现代价并实现了密钥分存,确保只有在同时获得一对密文时才能正确解密,而且两个子数据块并行加密提高了加密效率.触发细胞自动机的反转规则由子密钥流和数据本身共同决定.密钥空间,即反转规则表,随着细胞自动机邻居半径增大呈指数增长,所以可以根据不同的安全性要求,通过增加细胞自动机的邻居半径来实现.     

新型细胞自动机规则空间的参数化

细胞自动机在复杂性科学研究中占有重要地位,规则空间的规律性是细胞自动机理论研究的核心问题。本文首次引入沃尔什正交变换,结合计算机实验,提出了刻画细胞自动机规则空间规律性的δ参数。通过对所有初等细胞自动机的分析,并与朗顿λ参数的对比研究,结果表明该参数能更好地刻画细胞自动机规则空间中从有序到混沌的相变,不存在关于相变临界值的争论。     

基于双重加密和Contourlet变换的数字图像盲水印算法

提出了一种演化密文与规则的加密方法,以细胞自动机的初态和规则作为演化对象,寻找满足经过迭代后能得到原文的细胞自动机的初态和规则。由于某些原文只在某些特殊规则下才存在满足完全匹配的密文,而且匹配度越高搜索越耗时,所以引入了校验信息,以最大演化代数作为演化计算的终止条件,寻找迭代后与原文最接近的密文,再通过校验获得完整的原文。通过实验得出：此种加密方法具有较大的密钥空间和良好的置乱效果,而且细胞自动机的邻居半径越大,演化计算的表现越稳定。     

基于混沌和细胞自动机的图像加密算法

为了设计加密性能好、容易实现的加密系统,充分利用混沌系统的密码学特性和细胞自动机良好的加密性能,提出了一种基于混沌系统和触发细胞自动机的图像加密算法.算法先利用混沌序列对图像进行加密处理;通过构造反转规则建立触发细胞自动机,并根据触发细胞自动机的迭代规则对图像进行二次加密.加密过程简单高效,且具有较大的密钥空间,可以保证系统的安全性.实验结果表明,该算法具有较好的加解密性能,且较小的邻域半径即可得到良好的加密效果,因此非常便于硬件实现.     

一种基于演化细胞自动机的数据加密方法*

提出了一种演化密文与规则的加密方法,以细胞自动机的初态和规则作为演化对象,寻找满足经过迭代后能得到原文细胞自动机的初态和规则.某些原文只在某些特殊规则下才存在满足完全匹配的密文,而且匹配度越高搜索越耗时,所以引入了校验信息,以最大演化代数作为演化计算的终止条件,寻找迭代后与原文最匹配的密文,再通过校验获得完整的原文.通过实验得出:此种加密方法具有较大的密钥空间和良好的置乱效果,而且细胞自动机的邻居半径越大,演化计算的表现越稳定.     

模糊有穷自动机与单体二阶Lukasiewicz逻辑

该文引入了单体二阶Lukasiewicz逻辑,进而给出了模糊有穷自动机识别语言的逻辑描述,证明了多值逻辑意义下的Bchi与Elgot基本定理.通过引入星-自由模糊语言与非周期模糊语言,刻画了可以用一阶Lukasiewicz逻辑定义的模糊语言.     

基于细胞自动机的生长系统仿真模型研究

该文定义了一种广义生长系统,给出了其微分方程模型,在此基础上提出了一种基于广义生长系统生长机理和微分方程模型的细胞自动机仿真模型的设计方法,并利用此方法设计了广义生长系统的细胞自动机仿真模型(GCASM)。GCASM采用维的细胞自动机作为生长空间,采用Moore邻域作为其细胞邻域,演化规则根据生长系统生长机理和微分方程模型设计,GCASM细胞代表一个由广义生长系统状态变量确定的特定值。对GCASM进行的统计特性分析结果显示,模拟生长系统的细胞自动机仿真模型在数学期望意义下与所模拟的生长系统的动力学微分方程模型具有较好的一致性。     

基于3D混沌映射和细胞自动机的图像加密方案

为设计高效的、加密性能好的图像加密系统,充分结合混沌映射细胞自动机的良好加密性能,提出了一种基于3D混沌映射和2D二阶细胞自动机的图像加密方案。该算法先利用3D混沌映射对图片像素进行置乱,然后利用2D二阶细胞自动机对图像在比特级别进行更进一步的混淆。该算法属于对称密钥加密,具有较大的密钥空间和并行化的加解密过程。实验结果证明,该算法可以在较小的迭代次数内达到良好的加密效果,不会导致密文扩张,且加密结果能够抵御常见的暴力破解攻击、统计分析攻击和差分攻击,具有较高的安全性。     

A new parallel-by-cell approach to undistorted data compression based on cellular automaton and genetic algorithm

In this paper,a new parallel-by-cell approach to the undistorted data compression based on cellular automaton and genetic algorithm is presented.The local compression rules in a cellular automaton are obtained by using a gnetic evolutionary algorithm.The correctness of the hyper-parallel compression,the time complexity,and the relevant symbolic dynamic behaviour are discussed.In comparison with other traditional sequential or small-scale parallel methods for undistorted data compression,the proposed approcah shows much higher real-time performance,better suitability and feasibility for the systolic hardware implementation.     

The faster higher-order cellular automaton for hyper-parallel undistorted data compression

This paper defines second-order and third-order permutation global functions and presents the corresponding higher-order cellular automaton approach to the hyper-parallel undistorted data compression.The genetic algorithm is successfully devoted to finding out all the correct local compression rules for the higher-order cellualr automaton.The correctness of the higher-order compression rules,the time complexity,and the systolic hardware implementation issue are discussed.In comparison with the first-order automation method reported,the proposed higher-order approach has much faster compression speed with almost the same degree of cellular structure complexity for hardware implementation.     

基于改进蚁群算法的CA的应用——以土地利用模拟为例

元胞自动机转换规则的获取对模拟至关重要。对蚁群分类规则挖掘算法进行改进,并将该算法挖掘的转换规则作为元胞自动机的转换规则,提供了一种利用元胞自动机进行模拟的方法,以武清区土地利用模拟为例进行实验,表明了方法的有效性。该方法可应用到其他分类规则和转换规则挖掘中,也可应用到元胞自动机模拟的其他研究中。     

Simple Self-Reproduction Programs in a Cellular Space Based on the Parallel Substitution Algorithm

The parallel substitution algorithm, which is a spatial model for representing fine-grained parallel computations, is used for constructing self-replicating structures in a cellular space. The use of this model allows one to create more compact (in terms of the number of cell states and transition rules) and structured self-reproduction programs compared to the classical cellular automaton model. Two parallel substitution algorithms for modeling the self-reproduction of a cellular structure having the shape of a rectangular loop are presented. One of them models the self-reproduction of the original structures from left to right, and the other, from left to right and from bottom to top.     

Pattern formation in enzyme inhibition and cooperativity with parallel cellular automata

Enzyme reactions with inhibition and cooperativity are modelled in terms of a pair of coupled nonlinear reaction–diffusion equations. The governing equations are solved using stochastic cellular automata with local rules derived from the corresponding nonlinear partial differential equations. The parallel cellular automaton is implemented using domain decomposition according to the nature of the locality of its update rules. Numerical simulations show stable 2-D and 3-D pattern formation, and complex patterns have the interesting feature of self-organized criticality. The numerical results of cellular automata are also compared with results obtained from finite difference and finite element methods.     

NS模型的随机特性及其在LWR模型中的应用

本文改进了微观一维随机元胞自动机交通流模型(NS模型)的控制规则,将NS模型中的随机特性作为一个随机参量运用到宏观一阶连续交通流模型(LWR模型)中,重新构建了LWR模型的交通流基本图。在实测交通流数据基础上,应用NS模型和引入随机参量的LWR模型进行了计算机模拟和分析。     

化学混沌与BZ反应的细观元胞自动机模拟

将所提出的细观元胞自动要应用于化学混沌与ＢＺ反应的计算机模拟,分别制定了８组分和５组分系统中粒子随机运动和反应碰撞的演化规则,建立了Ｗｉｌｌａｍｏｗｓｋｉ－Ｒｏｓｓｌｅｒ化学混沌与Ｂｅｌｏｕｓｏｖ－Ｚｈａｌｂｏｔｉｎｓｋｉ反应的二维元胞自动机模型,并在计算机上对它们进行了成功地动态模拟。     

Liesegang环带的形成机理及其元胞自动机模拟

提出了一种在反应沉淀过程中过饱和成核结晶加上Ostwald熟化作用的Liesegang环带形成机理 ,并按此机理建立了一种二维混合随机元胞自动机模型 ,制定了成核、结晶、溶解、分解、迁移、反应和扩散等的演化规则 ,并在计算机上对该Liesegang环带的元胞自动机模型进行了动态模拟     

Simple method of selecting totalistic rules for pseudorandom number generator based on nonuniform cellular automaton

The Journal of Supercomputing - This paper is devoted to selecting rules for one-dimensional (1D) totalistic cellular automaton (TCA). These rules are used for the generation of pseudorandom...