污水处理净化过程的三维细胞自动机动态模拟

针对污水处理过程的复杂性、不可重复性和不可再现性等特点,根据活性污泥的净化机理与动力学特性,在Mckinney等人建立的经典活性污泥法动力学模型的基础上,提出了一种模拟活性污泥净化过程的三维格子气细胞自动机模型.该模型的演化规则根据微生物的增殖规律和经典的动力学模型设计,模型通过模拟有机物和微生物的扩散、反应和沉降过程,反应了活性污泥的整个净化过程.对模型进行的仿真实验结果表明:该模型不仅可以复现污水净化过程,而且更直观地刻画了活性污泥法污水处理过程的动态演化行为,直接反映出活性污泥法系统的表观特征.     

基于细胞自动机的交通流模拟控制

该文以JAVA语言为仿真工具,通过构造二维细胞自动机模型,对平面十字交叉路口的交通流进行了分析和模拟控制。仿真结果较为理想,这充分说明了细胞自动机极其广泛的应用前景。     

基于细胞自动机的动态云实时模拟

具有真实感云的实时模拟应用非常广泛。基于细胞自动机技术建立云模型,明确了边界网格点的处理方法。通过改进变换规则,引入了上升气流的作用,加快了运行速度并反映了云的真实特性。在光照计算过程中,将多重前向散射光照运用于细胞自动机方法中,并将近似米氏散射的Henyey-Greenstein相位函数嵌入到前向散射光照模型。仿真实验表明,该方法提高了云的外观的真实性,可以实现云的实时绘制。     

基于多子带可逆细胞自动机的二值图像压缩算法

提出一种新颖的基于多子带可逆细胞自动机的二值图像压缩算法。该算法采用可逆细胞自动机可实现信号子带编码的思想, 实现了一个四子带可逆细胞自动机, 并用其将二值图像信号分解为一个低频子带和三个高频子带。然后用改进的跳白块算法对各子带分别进行压缩编码。实验结果表明, 该算法计算复杂度低, 且具有较高的压缩比。     

基于细胞自动机的安全图像加密算法

利用初等细胞自动机状态环性质进行加密后的密文图像仍可看出原图像的部分轮廓,且明文敏感性差。由此提出一种安全的图像加密算法,采用周期为2的二维细胞自动机对图像进行位平面加密,再通过状态环加密的方法使明文改变1 bit即可影响整个密文图像。仿真结果表明,改进算法敏感性更高,密钥空间更大,且加密速度较快。     

细胞自动机置换群加密技术研究

1.引言信息技术的发展对信息安全提出了更高的要求,并使得作为信息安全核心的加密技术及其实现变得越来越复杂。所以,人们开始探索简化加密系统实现的新方法,以满足现代信息技术发展对全方位多层次信息安全的要求。1948年,Von Neumann在研究具有自组织特性的系统时引入了细胞自动机的概念,后经S.Wolfram对其结构进行简化,从而极大地推动了细胞自动机理论及其应用的发展。细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     

基于广义细胞自动机的网络信息自组织利用方法

目前的网络信息利用模式存在着严重缺陷，它将网络上发生的海量、随机、分布、并行的信息利用行为当作是没有后效的和彼此无关的．该文提出一种新的基于网络信息自组织的信息利用模式以及基于广义细胞自动机的网络信息自组织方法．按照本文的信息利用模式，网络信息利用行为总是伴随着信息内容在网络中的扩散，网络信息利用行为成为有后效的和相关的，从而导致不同信息内容和不同内容粒度的分布式的信息自组织结构，形成基于这种信息自组织结构的网络信息利用模式．文中进而提出一种广义细胞自动机的模型、结构和算法，通过群体智能，发现网络中的信息自组织结构．分析和实验表明，基于广义细胞自动机的的网络信息自组织利用模式，在效率、自适应性和可靠性等方面优于目前的网络信息利用方法．     

细胞自动机函数优化算法

细胞自动机广泛用于仿真、建模，提出用细胞自动机进行函数优化。该思想与演化算子结合的算法CAMGA在试验中取得了很好的效果。其中对BUMP问题的求解优于现今已经发表的结果。     

基于元胞自动机的林火蔓延三维模拟仿真研究

为了在虚拟三维环境中模拟出森林火灾的发展蔓延状态,利用三维引擎进行仿真研究。说明了三维元胞的定义、状态、邻域和转换规则函数;通过求得林火蔓延公式的参数在在8个邻域方向上的分量,得到林火蔓延公式在相应方向上的分量公式。利用Unity3D三维引擎建立野外三维地形,通过不断调整其自带粒子系统的参数,建立适用于不同条件的火焰库和烟雾库,输入气象因素后即可实现林火在三维环境下的模拟蔓延。将野外实地点烧数据与模拟效果进行对比,可以看出模拟的效果与实地点烧相近,模拟效果符合要求。     

利用广义细胞自动机实现的智能数据聚类

现有的数据聚类方法仍存在着各种不足,聚类速度和结果的质量不能满足大型、高维数据库上的聚类需求。本文提出了一种新的基于广义细胞自动机的数据聚类算法,利用细胞自动机的自组织能力对数据进行聚类分析。聚类结果的质量不受聚类大小和聚类形状的影响,可以通过随机抽样应用于大数据集。文章在细胞结构及细胞动力学规则中引入了细胞核的概念,让细胞自动机利用自身的演化找出数据中的聚类信息。文章通过分析证明了本文方法的有效性,并通过模拟软件对算法性能进行了详细的实验,证明了算法的实用性和高效性。     

仿真水墨扩散效果的元胞自动机改进模型

从水墨动态扩散机理分析着手,对元胞自动机模型进行了改进,融入了能真实表征水墨扩散效果的特性因素。首次引入了纤维元的容墨和积墨状态,并采用量化方法简化和建立了墨粒子迁移和水蒸发演变规则。实验结果表明,本文所改进的元胞自动机模型大大增强了水墨扩散的随机性和动态性,仿真效果更趋真实。同时,对水墨扩散效果的仿真具有普适性,借助3维建模与笔法的建立,可进行各种3维水墨效果与笔法的数字实现。     

活性污泥法污水处理过程的建模与仿真技术的研究

综述了活性污泥法污水处理过程的建模及仿真技术的发展 .在分析活性污泥法污水处理过程现状的基础上 ,阐述了传统数学模型、智能模型以及混合模型的建模方法 ,并介绍了目前活性污泥系统仿真技术的发展现状 .     

有限理性条件下投票过程的元胞自动机模型研究

有限理性理论认为个体的决策能力是有限的,本文建立元胞自动机（CA）模型研究群体决策中有限理性个体的投票过程,给出了CA的演化规则,模拟了相互邻接的个体问的相互作用,观测到了投票过程的一些微观现象。元胞自动机理论将是推动自然科学和社会科学发展的一个有效工具。     

技术创新扩散的元胞自动机仿真

首先通过对Bass模型进行参数估计,建立了基于元胞自动机的技术创新扩散模型,然后基于仿真软件Agentsheets设计和实现了仿真,最后以中国互联网络技术扩散为对象进行了实证研究,并将CA模型、Bass模型和实际数据进行了对比分析,对未来的网民数扩散的趋势进行了预测。该元胞自动机模型将网民数扩散的过程直观展示出来,仿真结果符合实际情况。     

活性污泥法污水处理数学模型的发展和应用

综述了活性污泥法污水处理数学模型自20世纪50年代以来的发展历程； 阐述了国际水协会（IWA）推出的活性污泥1号、2号、2D号、3号模型（ASM1、ASM2、ASM2D、ASM3）各自的特点和使用限制条件； 介绍了几种基于ASM系列模型的具有代表性的商业化仿真软件． 最后，还就ASM系列模型的三个应用难点——水质的分析测定、模型简化、参数校正进行了讨论．     

Structural design using Cellular Automata for eigenvalue problems

Cellular Automata (CA) is an emerging paradigm for the analysis and design of complex systems. Recently, it has been successfully applied to structural design. In this work, an algorithm for designing structures for eigenvalue requirements is presented. The proposed algorithm, being fully local in nature, lends itself to CA-type implementation. To illustrate the effectiveness of the proposed approach, the design of Euler–Bernoulli columns for a prescribed buckling load is considered. Excellent agreement between the CA results and exact solutions is obtained. A more complex column design problem with local constraints is also considered, and the CA design is compared to the design obtained using a state-of-the-art structural optimization software.     

元胞自动机可逆性研究

元胞自动机是对复杂适应系统建模的重要理论工具。可逆性是元胞自动机的一个重要属性,是模拟物理可逆空间的必要条件。本文介绍元胞自动机的基本概念、可逆性和可计算性,并介绍一维可逆元胞自动机可计算的证明思路。     

复杂网络上病毒传播的元胞自动机模拟

针对病毒在复杂网络拓扑结构中传播行为的多样性特点,运用元胞自动机模拟病毒传播过程,并采用“易染-感染-免疫”模型和“易染-感染-易染”模型构造元胞自动机模拟方法。实验结果表明,该自动机模型能较好地模拟复杂网络中病毒的传播过程。     

利用细胞自动机模型约减最近邻分类规则

目前常见的最近邻分类规则约减算法,只注重约减后分类器的分类精度和被约减的规则数量,而不注重约减效率和约减后分类器的泛化能力。针对该问题,提出了一种细胞自动机(cellular automata,CA)基础上的最近邻分类规则约减方法。该方法只保留不同类边界上的样本点,约减规则的数量可以由细胞自动机网格的粒度动态调节。其优势在于:在给定的大数据集前提下,可以利用较少的运行时间来约减给定的规则样本;可以利用积累或迭代的方式来分步获得原给定样本集的一致性子集。采用13个不同的数据集进行仿真实验,结果显示该算法简单、有效,较好地解决了大样本集的约减问题。     

基于元胞自动机算法的三维玻璃微流控芯片湿法刻蚀模拟研究

以二维动态元胞自动机理论为基础,提出一种针对玻璃各向同性刻蚀特性的三维动态元胞自动机(Cellular automata)算法.利用创建刻蚀链表的方式代替传统的元胞搜索,提高了算法效率,并通过改进元胞信息的存储方式,使得三维元胞阵列得以存储于二维矩阵中.最后利用OpenGL技术对刻蚀结果进行三维成像.该算法在个人计算机上实现了较高分辨率(4000×4000像素)的三维刻蚀模拟与显示.通过对比玻璃刻蚀的实验结果和前人的研究评估模型,模拟结果完全能够实现对刻蚀结果的预测.文中的研究表明:建立的三维元胞自动机算法可以有效地应用于玻璃刻蚀过程的模拟.