基于元胞自动机的动态云模拟

针对动态云在快速模拟下的真实感缺乏问题,提出一种改进的动态云的模拟方法。该方法在Nagel方法模拟云的基础上,考虑到大气压对自然云形状的影响,通过建立上下气流动力学方程,实现具有真实感的动态云的模拟。结果证明,与常规方法相比,该方法具有运算速度快、模拟效果逼真等优点。     

元胞自动机模型在成都市城区城市扩张中的应用

研究城市空间格局演变,获取城市扩张模式和扩张形态,对研究环状城市发展的特点和方向具有重要意义。针对传统元胞自动机模型单一的转换规则在模拟环状结构城市扩张中存在不足的问题,提出了一种融合时空转换规则的元胞自动机模型,研究该模型在成都市城区城市扩张中的应用。以成都市一圈层和二圈层为研究区,结合多时序遥感影像、高程、坡度、水系和路网,构建马尔可夫状态转移概率矩阵和适宜性图集,模拟研究区2009年、2018年、2027年城市扩张,并分析城市空间格局演变。结果表明：研究区2009年、2018年城市扩张模拟结果Kappa系数分别为0.839 7、0.749 7,提出的元胞自动机模型能较好地适用于研究区;研究区城市空间结构整体呈环状放射形态,城市南边出现新的增长中心,新增建设用地沿已有建筑和路网分布;基于静态时空转换规则的元胞自动机模型在短期预测上效果较好。     

基于元胞自动机的交通流计算机模拟

元胞自动机是把复杂系统量化为简单的个体,在元胞自动机模型中.空间、时间都被离散化,每一个相互作用的单元仅为有限的状态.以元胞自动机理论为基础,把车辆在路段上交通流中运动的变化规律表述为元胞自动机的演化规则,建立了基于元胞自动机理论的交通流模拟模型,标定了元胞长度和最大速度等参数,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;并利用C语言编程实现模拟.模拟结果符合实际交通流的特点.     

自组织现象的元胞自动机模拟与图示

将确定性元胞自动机、随机元胞自动机、及作者创建的多元随机元胞自动机，用于模拟自然界广泛存在的自组织现象。建立了若干自组织行为的元胞自动机模型，并用自己编制的ＰＣＷｉｎｄｏｗｓ环境下的通用元胞自动机程序，模拟ＢＺ振荡反应、定向压力下结晶条带形成、天分子化学反应等自组织过程。最后对该程序的工作平台及主要的模拟与功能作了简单的说明。     

元胞自动机在图像修补中的应用研究

提出了一种随机元胞自动机模型算法,使用邻域和迭代规则作用于图像的缺失部分,使缺失的部分通过吸收原有图像的数据进行自我修复。该方法的特点在于规则简单、容易实现,不需要针对特定图像设置先验参数,可以恢复任意的有缺失部分的数字图像,并且具有较高的运行速度。     

细观元胞自动机与三分子反应模拟

为了刻划多组分宏观系统中粒子间的复杂且随机的局部相互作用,作者打破现有元胞自动机的局限,借用粗粒化的思想,将多个状态变量引入随机元胞自动机,提出了称之为“细观元胞自动机”的一种扩展的元胞自动机概念模型,然后将该模型应用于Ｂｒｕｓｓｅｌａｔｏｒ的计算机模拟,制定了４组分系统中粒子的随机运动和反应碰撞等的演化规则,建立了三分子反应的二维地胞自动机模型,并在计算机上对该模型成功地进行了动态模拟。     

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。     

基于元胞自动机的流行病传播模型及模拟

讨论了一种基于元胞自动机的流行病建模方法,并在该模型的基础上模拟了不同传播特性流行病的传播与控制过程。模拟结果与这些不同传播特性流行病传播的宏观特征相吻合,表明元胞自动机是流行病的一种有效的建模方法。同其他的流行病建模方法相比,该模型结构简洁灵活,计算方式简单,模拟过程直观,易于分析。     

基于元胞自动机的中尺度交通模拟——以徐州市为例

元胞自动机应用于微观交通系统分析已经相对成熟,但将元胞自动机与城市整体范围内交通系统结合进行分析还少有研究。从中尺度上利用元胞自动机思想在城市整体范围内对交通流模拟进行探讨,从而希望为城市交通流的模拟分析提供一个新的研究思路。该研究通过分析对交通量产生影响的土地单元利用属性提出了车辆生成灭失模型,并列举阐述了模型的相关属性。然后建立了车辆引力度模型确定车辆的行驶路线,以及详细提出和建立了车辆行驶模型等。最后利用基于以上模型编制的程序系统模拟徐州市主要道路交通流状况,在模拟城市交通流的同时对模型系统模拟的真实性进行了分析。     

基于元胞自动机的中尺度交通模拟——以徐州市为例

元胞自动机应用于微观交通系统分析已经相对成熟,但将元胞自动机与城市整体范嗣内交通系统结合进行分析还少有研究.从中尺度上利用元胞自动机思想在城市整体范围内对交通流模拟进行探讨,从而希望为城市交通流的模拟分析提供一个新的研究思路.该研究通过分析对交通量产生影响的土地单元利用属性提出了车辆生成灭失模型,并列举阐述了模型的相关属性.然后建立了车辆引力度模型确定车辆的行驶路线,以及详细提出和建立了车辆行驶模型等.最后利用基于以上模型编制的程序系统模拟徐州市主要道路交通流状况,在模拟城市交通流的同时对模型系统模拟的真实性进行了分析.     

网络软件动态演化的元胞自动机模型研究

通过分析网络软件的动态演化,提出将元胞自动机理论引入到网络软件演化过程的模拟中,建立元胞模型来预防和监控演化趋势。并针对服务构件替换和连接件替换,提出一系列算法和规则。研究结果表明该模型能较好地模拟网络捧件演化现象,对于web形式的服务监控、替换以及维护重要服务等工作具有指导意义。     

元胞自动机在"数字油田"中的应用

“数字油田”要设计一个涵盖油田全部业务活动的综合信息系统指导性框架,当作今后油田信息化建设的指南。它作为一个复杂的开放系统,适于使用元胞自动机模型来进行研究。介绍了元胞自动机的产生与原理,作为复杂性研究的新途径,探讨了元胞自动机在“数字油田”中的应用并做了复杂性分析。     

元胞自动机模型在五道口交通流中的应用

应用元胞自动机模型对较为复杂的五道口交通流进行研究，通过分析道路因素、车辆因素和车辆运行规则建立五道口交通模型。四道口通常分东-西、南-北两个相位即可，五道口需增加一个相位，构成三相位控制。每一相分为6个车道，对车道进行编号以确定车辆具体位置；所有车辆均按一定系数转化成小型车以简化仿真模型，各相位上的车分为绿灯和红灯两种时步分析。仿真设计平台采用VC++，使用3个定时器产生五道口交通模型的动态画面。所建模型可对流量和配时参数进行动态设置，模拟复杂的实际交通流，具有良好的可重复性。     

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。     

基于FDS和元胞自动机动态耦合的火灾疏散模型

为研究火灾场景下温度、烟气和CO浓度等灾害因子对疏散的影响,建立基于FDS和元胞自动机动态耦合的火灾疏散模型。将FDS的网格和元胞自动机的元胞一一对应,将由FDS运行得到的灾害数据通过Python等技术手段实时加载到元胞中,使灾害数据持续影响行人转移概率,从而实现灾害和疏散的动态耦合;以单层教学楼作为仿真场景进行模拟分析,对火源位置和热释放速率等因素进行讨论,得出这些因素对行人疏散进程的影响规律;将模型与传统软件和同类方案进行对比。研究表明,火灾导致的高温和烟气会影响行人对疏散路径和安全出口的选择;热释放速率越大,行人越早处于危险状态,同时处于危险状态的行人也越多;该模型相比传统疏散软件不仅能考虑火灾产生的致灾因子对行人疏散的动态影响,还能确定行人最早处于危险状态的位置和时间,并用可视化的方式表现出来。     

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。     

基于GPU的元胞自动机熔岩流动模拟

为解决基于元胞自动机进行熔岩流动模拟的计算效率问题,提出一种应用在元胞自动机上的GPU并行计算方法。将元胞自动机中每一个方形网格映射到GPU的一个逻辑计算单元上,通过并行计算,提高模拟的效率,解决传统串行计算方法的不足,使模拟达到实时性。模拟结果表明,在元胞自动机的物理模型理论基础上,用GPU并行计算进行加速,在模拟效果和时间效率上均取得了良好的效果。     

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。     

道路网元胞自动机交通流仿真研究

对于交通流移动对象的模拟,论述了现有模型的不足,并提出基于道路网的元胞自动机模型（RN-CA）。该模型不仅模拟移动对象在交通流中的行为,还引入不同类型道路和车辆情况下的发车、跟车、超车和矫正模型,使模拟更精确、可靠。采用Dijkastra算法,综合考虑道路长度、车道数、流量、平均速度等因素动态计算最优行驶路径。对于行车时间预估,采用模拟加预估的方式,综合考虑当前和历史路况。为了改进系统的性能,系统采用可调节线程数目的模拟方式。