基于空间数据挖掘的分区异步元胞自动机模型研究

传统的元胞自动机模型采用统一的转换规则和相同的演化速率进行演化,忽略了地理现象演变的时空差异性：演化规律的空间异质性和演化速率的空间差异性。针对这一问题,提出了基于空间数据挖掘的分区异步元胞自动机模型,采用双约束空间聚类的方法对元胞空间进行分区,用分区转换规则替代统一转换规则可以体现地理现象演化规律的空间差异性;采用标准格网划分的方法求取异步元胞演化速率,用异步演化速率替代同步演化速率可以体现地理现象演化速率的空间差异性。以杭州市土地利用变化为例对基于空间数据挖掘的分区异步元胞自动机模型进行了实证研究,结果表明：与传统的元胞自动机模型相比,基于空间数据挖掘的分区异步元胞自动机模型具有较高的模拟精度,并且适用于较大区域较长时间段地理现象的动态变化模拟。基于空间数据挖掘的分区异步元胞自动机模型是地理元胞自动机研究的新视角,它将地理现象演变的空间异质性和时间差异性引入到地理元胞自动机模型中,使模型对地理过程的模拟更接近实际地理过程。然而,由于有关分区异步的元胞自动机模型还处于尝试性研究阶段,在元胞空间分区方法、双约束空间聚类算法中权重的确定方法、元胞演化速率的获取方法、元胞转换规则的获取方法、模拟精度评估以及分区异步元胞自动机模型在较大区域较长时间的地理现象模拟中的应用等方面有待进一步的研究与探讨。     

交通元胞自动机计算机模拟模型的研究

主要介绍了元胞自动机的基本理论,分析了元胞变换的原则;详细探讨了元胞自动机在道路交通模拟中的应用,设计出了交通元胞自动机的结构,分析了交通元胞自动机所采取的状态变换原则,建立了一维（单车道）交通流模拟模型;论述了元胞自动机的发展及在道路交通模拟中的研究前景。     

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。     

一种基于元胞自动机的无向图剖分优化算法

运用元胞自动机理论,针对无向图剖分优化问题进行了分析和建模,提出了一种元胞自动机模型以及基于该模型的无向图剖分优化算法。在该元胞自动机模型中,元胞对应于无向图中的结点,元胞的邻居对应于邻接结点,元胞空间对应于无向图中的结点集,元胞的状态对应于所在的结点子集。实验及分析表明该算法不仅能找到无向图的近似最优剖分,而且有效地降低了空间复杂度和时间复杂度。     

基于PageRank算法改进的元胞自动机模型

针对在线零售业务系统中用户要进入许多无关页面才能找到所需商品的问题,站点应能根据群体用户购买兴趣动态调整网页分配,即站点自适应。借用PageRank算法对元胞自动机模型进行改进,实现站点的自适应调整。与原模型相比,改进模型的演化规则简单、时间复杂度低、性能更优越。     

复杂网络病毒传播元胞自动机模型及研究

为了研究免疫有效时间对复杂网络中病毒传播的影响,基于元胞自动机建立复杂网络不完全免疫的病毒传播模型,并分别在最近邻耦合网络、Erdos-Renyi随机网络、Watts-Strogatz小世界网络和Barabasi-Albert无标度网络中进行仿真研究。结果表明：节点免疫有效时间的增大,能够有效地遏制复杂网络病毒传播范围并增大病毒传播阈值。     

薄膜生长的元胞自动机模型

在一定条件下,单个原子或原子团簇在液体基底表面无规律扩散和凝聚,并形成具有分形结构的分枝状凝聚体,形成此类凝聚体所需的时间非常短(约1—10s),直接观察原子或原子团簇在液体表面的成核、扩散及凝聚过程十分困难。元胞自动机是研究复杂体系的一种理想化模型,特别适合那些难以用数学定量描述的复杂动态体系实施计算机模拟。针对在液体基底表面的金属原子会凝聚形成具有特殊结构的分形凝聚体这一实验结果,建立了团簇一团簇凝聚的元胞自动机模型,对此类液体基底表面的金属原子分枝状凝聚体的生长过程进行了计算机模拟。模拟结果表明,凝聚体的分形维数和回旋半径都与实验结果相一致,为研究薄膜生长机理提供了一种新的方法。     

元胞自动机交通流NS模型相图研究

基于开放边界条件下元胞自动机交通流NS模型,模拟入口概率[α]、出口概率[β]、车辆最大速度[Vmax]以及随机慢化概率[ρ]对系统流量[J]的影响,根据不同流相中流量[J]的变化规律,建立NS模型的相图。结果表明,车辆最大速度在一定范围内的增加能提高系统流量,车辆的随机慢化概率在小于临界随机慢化概率[ρc]时,不会对系统流量造成影响,而超过[ρc]时,随机慢化概率越大,对系统流量的反作用越明显。[Vmax]和[ρ]决定系统相图。当[Vmax=5],[ρ<ρc]时,系统相图只由自由流相和堵塞流相构成,自由流相和堵塞流相被一条曲线分开;[ρ>ρc]时,最大流相出现,最大流相区域随着[ρ]增大而增加。     

一维单车道交通流元胞自动机模型综述

随着交通流模拟的需要及智能交通系统的发展,出现了基于元胞自动机理论的交通流模型。交通流模型是交通理论研究的重要问题,交通流元胞自动机模型的出现和发展为交通流理论的研究提供了一种新的方向。文章主要介绍了单车道交通流元胞自动机模型,并对元胞自动机模型的发展提出了展望。     

图像重建的自适应随机元胞自动机算法

随机元胞自动机（ＳＣＡ）是一种广泛意义上的随机松弛技术，是目前国际上流行的几种随机松弛技术的直接推广。本文首先介绍构造一类随机元胞自动机的几个条件，然后基于这几个条件，作者构造了几种用于由投影重建图像问题的算法。运行后得到了令人满意的结果。     

无线传感器网络的元胞自动机自组织算法

提出一种分布式、自适应的无线传感器网络元胞自动机(CA)自组织算法,将网络中的每个节点映射成CA中的元胞,通过控制节点在不同时间的状态转换(活跃/睡眠),消除与邻居节点间的频繁通信,从而降低能源消耗。仿真实验结果表明,该算法具有较强的目标检测能力。     

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。     

基于扩展型二维CA的图像加密算法

根据数字图像的存储特点,提出一种基于扩展型二维元胞自动机的图像加密算法,将二维元胞自动机与图像加密技术结合,利用元胞自动机生成数值范围在0-255区间的二维伪随机数矩阵,截取与图像大小相等的伪随机数矩阵作为密码对图像像素进行加密,解密为加密的逆过程。实验结果表明,该算法能快速产生密码,加密形式简单,具有较好的抗攻击能力,适合对数据量大的数字图像进行加密。     

基于元胞自动机的小样本集分类算法

样本集中的数据数量过少会影响最后的分类精度。为此,提出基于元胞自动机模型的小样本集分类算法,利用元胞自动机的状态转换规则和分类规则,通过元胞空间的演化实现对数据集的分类。对标准数据集的测试结果表明,在小样本集和样本集中数据分布不均匀的情况下,该算法具有较高的分类精度。     

细胞自动机反向迭代加密技术研究

细胞自动机固有的组成单元的简单性、单元之间作用的局部性和信息处理的高度并行性 ,并表现出复杂的全局特性等特点使得细胞自动机尤其适合于密码学中的应用 .该文简述了细胞自动机的基本概念 ,研究了基于细胞自动机反向迭代的输出序列熵最大化加密技术 ,并对系统保密性进行了分析 .     

基于元胞自动机的网络蠕虫病毒传播仿真

针对模拟网络蠕虫病毒的传播,提出基于元胞自动机模型的网络蠕虫病毒传播的方法。将病毒的传播过程分为2个阶段,并分别对不同的阶段建模。经过仿真,可以获得不同状态的计算机系统的数量、蠕虫病毒的数量和病毒传播趋势等信息。结果表明,用元胞自动机模型仿真蠕虫病毒传播能够更清晰地反映出网络蠕虫病毒传播的趋势,与实际的蠕虫病毒传播符合较好。     

二维细胞自动机在图像认证中的应用

传统的hash函数难以实现并行计算,用于图像认证时不能充分利用图像的特性。而二维细胞自动机的拓扑结构适用于图像,支持并行计算,且计算效率较高,由此提出一种基于二维细胞自动机的图像认证方法。理论分析与初步实验结果表明,细胞自动机随机性好、满足雪崩准则,效率高于传统的hash函数。     

一种基于超图模型的客户行为分析方法

外汇交易中,一些企业由于企业本身特点或从事业务的相近有着相似的交易行为。根据这些天然特征发现具备相似行为的交易并对其分组,有利于发现海量交易数据中的典型交易行为模式,这有助于外汇管理和监督职能的更好实施。本文根据外汇交易行为的特点,用一种基于超图模型的聚类算法来发现不同类型的交易对象。     

遥感图像亚像元定位元胞自动机算法改进研究

元胞自动机模型(CA)常用于图像亚像元定位,它将混合像元剖分为亚像元,再利用端元组分的丰度及像元空间分布的特点,将亚像元赋予不同端元组分得到各端元组分的空间分布情况。但其存在迭代次数过多、进化过程"不充分"以及结束迭代的条件不明确等缺点。针对上述问题,对亚像元定位CA算法进行了3方面的改进。结果表明:最终的亚像元定位结果调整后Kappa系数虽然平均只提高了4.1%与3.7%,但迭代次数大幅减少,均在5次以内得到最优结果;运行时间大幅下降,仅占原方法的25.8%,使得CA的运行效率得到了显著提高。此外明确了CA的终止条件,使得面向亚像元定位的CA算法更具实际应用价值。