مقالات

11.4: ملحقات الأجهزة الخلوية


حتى الآن ، ناقشنا نماذج CA في إعداداتها الأكثر تقليدية. ولكن هناك عدة طرق "لكسر" اتفاقيات النمذجة ، والتي يمكن أن تجعل CA أكثر فائدة وقابلة للتطبيق على ظواهر العالم الحقيقي. وهنا بعض الأمثلة.

  • الأوتوماتا الخلوية العشوائية: لا يجب أن تكون وظيفة انتقال الحالة في CA وظيفة رياضية صارمة. يمكن أن تكون عملية حسابية تنتج الناتج احتماليًا. يتم استدعاء CA مع مثل هذه القواعد الانتقالية للدولة الاحتمالية CA العشوائية، والتي تلعب دورًا مهمًا في النمذجة الرياضية لمختلف الظواهر البيولوجية والاجتماعية والفيزيائية. وخير مثال على ذلك هو نموذج CA للعمليات الوبائية حيث تحدث الإصابة بمرض ما بشكل عشوائي (سيتم مناقشة هذا أكثر في القسم التالي).
  • آلية خلوية متعددة الطبقات: لا يجب أن تكون حالات الخلايا عددية. بدلاً من ذلك ، يمكن ربط كل موقع مكاني بعدة متغيرات (على سبيل المثال ، المتجهات). يمكن اعتبار هذه التأكيدات ذات القيمة المتجهية تراكبًا لطبقات متعددة ، لكل منها نموذج CA تقليدي ذو قيمة قياسية. تعد نماذج CA متعددة الطبقات مفيدة عندما تتفاعل أنواع بيولوجية أو كيميائية متعددة مع بعضها البعض في الزمكان. يرتبط هذا بشكل خاص بأنظمة نشر التفاعل التي ستتم مناقشتها في فصول لاحقة.
  • الآلات الخلوية غير المتزامنة: التحديث المتزامن هو توقيع لنماذج CA ، ولكن يمكننا حتى كسر هذا الاصطلاح لجعل الديناميكيات غير متزامنة. هناك العديد من آليات التحديث غير المتزامنة الممكنة ، مثل التحديث العشوائي (يتم تحديث خلية محددة عشوائيًا في كل خطوة زمنية) ، والتحديث المتسلسل (يتم تحديث الخلايا بترتيب تسلسلي محدد مسبقًا) ، والتحديث الناتج عن الحالة (بعض الحالات تؤدي إلى تحديث الخلايا المجاورة ) ، إلخ. غالبًا ما يُقال إن التحديث المتزامن في نماذج CA التقليدية أمر فني للغاية وهش ضد الاضطرابات الطفيفة في تحديث الأوامر ، وبهذا المعنى ، تُعتبر سلوكيات نماذج CA المتزامنة أكثر قوة وقابلة للتطبيق على مشاكل العالم الحقيقي . علاوة على ذلك ، هناك إجراء لإنشاء CA غير متزامن يمكنه محاكاة سلوك أي CA متزامن [43].

إنسان خلوي

أ إنسان خلوي (ر. خلية مستقلة، مختصر. كاليفورنيا) هو نموذج حسابي منفصل تمت دراسته في نظرية الأوتوماتا. وتسمى أيضا الأوتوماتا الخلوية المساحات الخلوية, آلات التغطية بالفسيفساء, هياكل متجانسة, الهياكل الخلوية, هياكل التغطية بالفسيفساء، و المصفوفات التكرارية. [2] لقد وجدت الأوتوماتا الخلوية تطبيقات في مجالات مختلفة ، بما في ذلك الفيزياء وعلم الأحياء النظري ونمذجة البنية المجهرية.

يتكون الجهاز الخلوي من شبكة منتظمة من الخلايا، كل واحد في واحد من عدد محدود من تنص على، مثل على و إيقاف (على النقيض من شبكة خريطة مقترنة). يمكن أن تكون الشبكة بأي عدد محدد من الأبعاد. لكل خلية ، تسمى مجموعة من الخلايا حي يتم تعريفه بالنسبة إلى الخلية المحددة. حالة أولية (الوقت ر = 0) عن طريق تعيين حالة لكل خلية. جديد توليد تم إنشاؤه (تتقدم ر بنسبة 1) ، وفقا لبعض الثابتة قاعدة (بشكل عام ، دالة رياضية) [3] تحدد الحالة الجديدة لكل خلية من حيث الحالة الحالية للخلية وحالات الخلايا المجاورة لها. عادةً ما تكون قاعدة تحديث حالة الخلايا هي نفسها لكل خلية ولا تتغير بمرور الوقت ، ويتم تطبيقها على الشبكة بأكملها في وقت واحد ، [4] على الرغم من الاستثناءات المعروفة ، مثل التشغيل التلقائي الخلوي العشوائي والتشغيل الخلوي غير المتزامن .

تم اكتشاف هذا المفهوم في الأصل في الأربعينيات من القرن الماضي بواسطة ستانيسلو أولام وجون فون نيومان عندما كانا معاصرين في مختبر لوس ألاموس الوطني. أثناء دراسته من قبل البعض خلال الخمسينيات والستينيات من القرن الماضي ، لم يكن الأمر كذلك حتى السبعينيات وكونواي لعبة الحياة ، وهي آلية خلوية ثنائية الأبعاد ، فقد توسع الاهتمام بالموضوع إلى ما وراء الأوساط الأكاديمية. في الثمانينيات ، شارك ستيفن ولفرام في دراسة منهجية للأوتوماتا الخلوية أحادية البعد ، أو ما يسميه الأوتوماتا الخلوية الأولية ، أظهر مساعده البحثي ماثيو كوك أن إحدى هذه القواعد هي تورينغ كاملة. نشر ولفرام نوع جديد من العلم في عام 2002 ، بدعوى أن الأوتوماتا الخلوية لها تطبيقات في العديد من مجالات العلوم. وتشمل هذه معالجات الكمبيوتر والتشفير.

التصنيفات الأولية للأوتوماتا الخلوية ، كما حددها Wolfram ، مرقمة من واحد إلى أربعة. إنها ، بالترتيب ، أوتوماتية تستقر فيها الأنماط بشكل عام في التجانس ، والأوتوماتا التي تتطور فيها الأنماط إلى هياكل مستقرة أو متذبذبة في الغالب ، وأوتوماتا تتطور فيها الأنماط بطريقة تبدو فوضوية ، وأوتوماتا تصبح فيها الأنماط معقدة للغاية وقد تستمر لمدة لفترة طويلة ، مع هياكل محلية مستقرة. يُعتقد أن هذه الفئة الأخيرة عالمية حسابية ، أو قادرة على محاكاة آلة تورينج. أنواع خاصة من الأجهزة الخلوية تفريغ، حيث يؤدي تكوين واحد فقط مباشرة إلى تكوين لاحق ، و شمولي، حيث تعتمد القيمة المستقبلية للخلايا الفردية فقط على القيمة الإجمالية لمجموعة من الخلايا المجاورة. يمكن للأوتوماتا الخلوية محاكاة مجموعة متنوعة من أنظمة العالم الحقيقي ، بما في ذلك الأنظمة البيولوجية والكيميائية.


أتمتة خلوية بسيطة على جدول بيانات

يمكن استخدام Cellular Automata (CA) لتوضيح كيف يمكن أن ينشأ ترتيب المستوى الكلي من التفاعلات على المستوى الجزئي. على الرغم من أنه من الممكن تشغيل مراجع مصدقة بسيطة باستخدام قلم رصاص وورقة ، إلا أن الكمبيوتر قادر بشكل أفضل على تتبع جميع التفاعلات. توضح هذه الورقة كيف يمكن تشغيل المراجع المصدقة البسيطة على جدول بيانات ، باستخدام نشر ابتكار منتج كمثال.

مقدمة

توضح هذه الورقة تنفيذ الجهاز الخلوي (CA) على جدول بيانات. توفر نماذج CA عرضًا واضحًا لظاهرة تُعرف بالظهور & # 8211 النظام الناشئ عن تفاعل الوكلاء وليس نتيجة للتحكم المركزي. ربما يكون التطبيق الأكثر شهرة لنموذج الآلي الخلوي في العلوم الاجتماعية هو نموذج Thomas Schelling & # 8217s للفصل العنصري (Schelling ، 1971) ، على الرغم من أنه يمكن أيضًا استخدام CAs لنمذجة انتشار الابتكارات أو انتشار الشائعات ، لتسمية تطبيقين فقط. يناقش Gaylord و D & # 8217Andria (1998) و Hegselmann و Flache (1998) و Gilbert and Troitzsch (1999) تطبيقات أخرى لـ CAs في العلوم الاجتماعية ، بينما يستعرض Torrens (2000) استخدام CAs في دراسة النظم الحضرية.

ما هي الأجهزة الخلوية؟

الأوتوماتا الخلوية هي نماذج ديناميكية للتفاعلات المحلية بين الخلايا على شبكة منتظمة الأبعاد. قد تكون كل خلية في واحدة من عدد محدد مسبقًا من الحالات (على سبيل المثال ، تشغيل أو إيقاف ، حية أو ميتة). مع تقدم المحاكاة خطوة بخطوة ، تعتمد الحالة التي توجد بها خلية معينة على حالتها في الفترة السابقة وحالة جيرانها المباشرين وفقًا لقاعدة بسيطة. يتم تطبيق هذه القاعدة على جميع الخلايا على الشبكة. غالبًا ما يتم تعريف الخلايا المجاورة على أنها الخلايا الثمانية المحيطة بالخلية ، والمعروفة باسم حي مور ، أو الخلايا الموجودة أعلى الخلية وأسفلها ويمينها ويسارها ، والمعروفة باسم حي فون نيومان (انظر جيلبرت و ترويتزش ، 1999). تظهر أحياء von Neumann و Moore في الشكل 1.

الشكل 1. أحياء CA.

تعد لعبة Game of Life واحدة من أشهر التطبيقات المعروفة للأوتوماتون الخلوي (انظر ، على سبيل المثال ، Waldrop، 1992 Holland، 1998). في لعبة الحياة ، تعيش الخلية فقط إذا كان اثنان أو ثلاثة من جيرانها على قيد الحياة. إذا كان هناك عدد أكبر أو أقل من الجيران على قيد الحياة ، فإن الزنزانة تموت ، إما من الازدحام أو الوحدة. تُعاد الزنزانة الميتة إلى الحياة إذا كان لها ثلاثة جيران أحياء. من هذه القواعد البسيطة ، يظهر عدد لا يحصى من الأنماط المتغيرة باستمرار. (ملاحظة 1) في حين أنه من الممكن بالتأكيد إجراء عمليات محاكاة صغيرة يدويًا & # 8211 كما يروي كاستي (1994) ، استخدم Schelling & # 8217s الأولية لنموذج الفصل لوحة رسم & # 8211 ، فمن الأسهل بكثير استخدام الكمبيوتر. ليس من الضروري دائمًا كتابة برنامج كمبيوتر لتنفيذ CA. يمكن أيضًا تنفيذ نماذج CA باستخدام حزم البرامج مثل Mathematica (انظر Gaylord and D & # 8217Andria، 1998) و StarLogo (Resnick، 1997). ومع ذلك ، يمكن نمذجة المراجع المصدقة (CA) البسيطة (أي تلك التي يمكن أن تكون فيها الخلية في إحدى الحالتين) في جدول بيانات. يعرض نموذج جدول البيانات الأعمال الداخلية لـ CA ويعطي المصمم تحكمًا مباشرًا في النموذج ، دون الحاجة إلى مهارات البرمجة.

مثال عام: نموذج الانتشار

يتم استخدام الأجهزة الخلوية بشكل متزايد في الاقتصاد ، لا سيما في النماذج الاقتصادية الحضرية / المكانية. استخدم Macken and Randall (1994) هذا المفهوم لتطوير وحدة & # 8216 التخصيص والتأميم & # 8217 في حزمة التعلم بمساعدة الكمبيوتر WinEcon. علاوة على ذلك ، يمكن تطبيق CAs على أي موقف ينطوي على تفاعل محلي ، مثل نشر المعلومات أو الشائعات ، ونماذج تكوين الرأي أو اعتماد تقنيات جديدة. يوضح هذا القسم نموذج انتشار على شبكة 10 × 10. تمثل كل خلية فردًا قد يكون في إحدى حالتين: ربما سمعوا عن المنتج الجديد (هذه الخلايا ملونة باللون الأسود) وقد لا يكون لديهم (هذه الخلايا ملونة باللون الأبيض). تتحول الخلية الفردية إلى اللون الأسود إذا كان أحد جيرانها الأربعة فون نيومان ملونًا باللون الأسود. يمكن تطبيق هذه القاعدة باستخدام دالة Excel & # 8217s & # 8216if & # 8217.

للبدء ، حدد شبكة 10 × 10 من الخلايا لتكون الحالة الأولية للمرجع المصدق. تمثل الخلايا في هذه الحالة عوامل اقتصادية. تحتوي الخلية على القيمة 1 إذا تبنى الوكيل ابتكارًا جديدًا وكان يحتوي على 0 بخلاف ذلك. يتم إدخال الوظيفة & # 8216if & # 8217 التي تغلف قاعدة المرجع المصدق (CA) في كل خلية في شبكة مماثلة أسفل الشبكة الأولى مباشرةً. بشكل عام ، بالنسبة لخلية معينة e ، مع الجيران a و b و c و d ، تكون الوظيفة & # 8216if & # 8217 هي:

حيث يشير الرمز i إلى حالة الخلية في الشبكة الأولية. بالنسبة للخلايا الموجودة في وسط الشبكة ، فإن هذا سهل التنفيذ. ومع ذلك ، يجب توخي مزيد من العناية مع الخلايا الموجودة في الصفوف العلوية والسفلية والأعمدة المتطرفة اليسرى واليمنى. أحياء الخلايا في الصفين العلوي والسفلي وفي الأعمدة اليمنى واليسرى المتطرفة & # 8216 التفاف حول & # 8217 الشبكة ، لذلك بالنسبة لخلية في الصف العلوي ، ستظهر & # 8216 شمالية & # 8217 جارتها في الأسفل صف من الشبكة. وبالمثل ، فإن الجار & # 8216western & # 8217 لخلية في أقصى العمود الأيسر من الشبكة موجود في العمود الأيمن المتطرف ، كما هو موضح في الشكل 2.

الشكل 2: أحياء كاليفورنيا الملتفة.

تُظهر الشبكة الثانية (التي تحتوي على الصيغ) حالة المرجع المصدق بعد التكرار الأول. يمكن الحصول على المزيد من التكرارات عن طريق نسخ الشبكة ولصقها أسفل الصفحة. طالما تم الحفاظ على نفس التباعد بين الشبكات ، سيتم تحديث الصيغ تلقائيًا.

ليس من السهل تحديد الأنماط في نطاق من 0 و 1. لتخفيف الأمور ، يمكن استخدام الوظيفة & # 8216if & # 8217 مرة أخرى لإنشاء شبكة من الخلايا الفارغة والمعبأة باستخدام الصيغة التالية:

يوضح الشكل 3 الإعداد الأولي لـ CA.

الشكل 3: إعداد الجهاز الخلوي.

تظهر الحالة الأولية للمرجع المصدق في الخلايا من D4 إلى M13. في هذا المثال ، اشترى وكيل واحد فقط من بين 100 وكيل السلعة الجديدة. يتم إدخال الدالات & # 8216if & # 8217 التي تحتوي على قواعد المرجع المصدق في الخلايا من D15 إلى M24. إلى جانب هاتين الكتلتين من الخلايا ، توجد شبكتان إضافيتان تعرضان نفس المعلومات ، باستخدام # لتمثيل 1 وفارغ لتمثيل 0 ، وفقًا للدالة & # 8216if & # 8217 الموضحة في المعادلة (3). لمعرفة كيفية انتشار الابتكار الجديد ، يمكن نسخ الصيغ الموجودة في الخلايا من D15 إلى M24 ولصقها أسفل الصفحة ، مع وجود صف فارغ بين كل نسخة. بدون هذا الصف الفارغ ، لن تشير الصيغ إلى الخلايا الصحيحة. في هذا المثال ، ينتشر الابتكار عبر الشبكة بأكملها في تسعة تكرارات فقط ، كما هو موضح في الشكل 4.

الشكل 4: نموذج الانتشار.

قد يقترح نموذج دورة حياة المنتج / الانتشار القياسي أن مخطط المبيعات التراكمية يجب أن يتتبع منحنى مثل المنحنى اللوجستي (انظر ، على سبيل المثال ، باس ، 1969). ينتج عن مخطط المشتريات التراكمية (أي عدد الخلايا التي تحتوي على 1 ثانية في كل فترة) المستمدة من محاكاة CA أيضًا منحنى يشبه اللوجيستية ، كما هو موضح في الشكل 5.

الشكل 5: المشتريات التراكمية في محاكاة CA.

امتدادات للنموذج

النموذج الحتمي المعروض أعلاه غير واقعي ، فبمجرد أن يشتري وكيل واحد العنصر الجديد ، سيفعل الآخرون ذلك أيضًا. يمكن توسيع النموذج عن طريق إدخال عنصر عشوائي في الطريقة التي تتأثر بها الخلية بجيرانها. في هذا النموذج ، تمتلئ الخلية الفارغة باحتمالية معينة إذا تم ملء أحد جيرانها على الأقل. يتم تحقيق ذلك في جدول بيانات باستخدام Excel & # 8217s مولد الأرقام العشوائية لإنشاء رقم عشوائي بين 0 و 1 لكل وكيل (كل خلية). ستؤثر الخلية المملوءة على جارتها إذا كانت القيمة العشوائية المعينة لها أقل من مستوى الاحتمال المحدد. ثم تصبح قاعدة المرجع المصدق (CA):

أين صي(ي=ا ب ت ث) هو رقم عشوائي بين 0 و 1 مرتبط بالخلية ي و ص هو 1 ناقص الاحتمال المعطى. تعريف ص حيث أن 1 ناقص الاحتمال المحدد يسمح لكتابة الصيغة على النحو الوارد أعلاه. إذا تم إدخال مستوى الاحتمال المحدد مباشرةً في الصيغة = if (a * rأ& ltp، 1 & # 8230) ، سيعتبر Excel جميع الخلايا الفارغة (مع إعطاء القيمة 0) على أنها تلبي هذه المعايير ويعيد القيمة 1 لكل خلية. الوكيل ممثلة بالخلية ه سيتبنى الابتكار الجديد إذا تم تبني خلية مجاورة واحدة على الأقل وتجاوز الرقم العشوائي المرتبط بهذا الجار مستوى الاحتمال المختار ص. تُظهر لقطة الشاشة أدناه CA الجديد هذا ، مع الحالة الأولية للشبكة في الخلايا E5..N14 ، تم إدخال الصيغ في الخلايا E16..N25 والأرقام العشوائية التي تم إدخالها في الخلايا P16..Y25.

الشكل 6: نموذج نشر CA المعدل.

كما تم الإعداد أعلاه ، بمجرد إدخال الصيغ ، يمكن العثور بسهولة على تأثير التغيير في الاحتمال. لاحظ أن احتمال ملء خلية فارغة هو 1 مطروحًا منه مستوى الاحتمال الذي تم إدخاله في الخلية F2. للحصول على احتمالية عالية بما فيه الكفاية (تم إدخال قيم منخفضة بدرجة كافية في الخلية F2) ، فإن مخطط التطبيق التراكمي يشبه المخطط اللوجستي المتوقع في نموذج دورة حياة المنتج ، كما هو موضح في الشكل 7. وتجدر الإشارة ، مع ذلك ، إلى أنه تم الحصول على هذه المخططات من نموذج CA بنفس شبكة الأرقام العشوائية والتوزيع الأولي للمتبنين في الفترة 1.

الشكل 7: مدى الانتشار في ظل الاحتمالات المختارة.

في نموذج الانتشار العشوائي ، ليس من المضمون أن ينتشر ابتكار جديد عبر جميع الوكلاء. يمكن إثبات ذلك من خلال عقد ص ثابت وتشغيل المحاكاة عدة مرات باستخدام حالة أولية مختلفة لكل شوط.

تشغيل المحاكاة عشر مرات مع احتمال 70٪ أن تمتلئ خلية فارغة إذا كان أحد جيرانها ممتلئًا ، وبخلية مختلفة مع إعطاء قيمة 1 في الشبكة الأولية في كل تشغيل ، أسفر عن النتائج الموضحة في الشكل 8.

الشكل 8: تأثير تكوينات البدء المختلفة (P = 70٪).

في هذا المثال ، طالما أن هناك عددًا كافيًا من المتبنين الأوائل ، سينتشر الابتكار عبر معظم الشبكة. في حالة عدم تحقيق هذا الدعم المبكر ، يقتصر التبني على عدد قليل أو في بعض الحالات وكيل واحد فقط على الشبكة.

استنتاج

يمكن استخدام نماذج CA لتوضيح كيفية ظهور الرسوم البيانية المميزة لدورة حياة المنتج من سلوك الوكلاء الفرديين وكيف يظل النموذج قائمًا إذا تأثرت الخلية بجيرانها مع احتمال كبير بدرجة كافية. ومع ذلك ، فإن هذا ليس سوى تطبيق محتمل واحد للأوتوماتا الخلوية في الاقتصاد والعلوم الاجتماعية الأخرى. يمكن إعادة إنتاج الأمثلة التي وصفها جيلبرت وترويتزش (1999) ، مثل لعبة الحياة ونموذج الأغلبية ، على جدول بيانات بنفس السهولة (انظر الملحق). تتمثل ميزة استخدام جدول بيانات للتحقيق في الأتمتة الخلوية في أن طريقة عمل النموذج تكون واضحة. الافتراضات المستخدمة والعلاقة بين الخلايا مغلفة في الصيغ المستخدمة. تقتصر نماذج CA لجدول البيانات على أمثلة بسيطة نسبيًا ، ولكنها تعطي نفس القدر من التحكم في النموذج مثل برنامج CA المكتوب ، على سبيل المثال ، Visual Basic ، دون الحاجة إلى مهارات البرمجة. علاوة على ذلك ، يمكن أن توفر نماذج CA هذه مقدمة سهلة لمفهوم أن النظام يمكن أن يظهر في نظام من العوامل المتفاعلة ، مثل السوق ، كنتيجة بحتة للتفاعلات الديناميكية. وبالتالي يمكن استخدام نماذج جداول البيانات CA كمقدمة بسيطة للنماذج القائمة على الوكيل والنمذجة في الاقتصاد ، كما دعا إلى ذلك مؤخرًا Ormerod (2003).

الملحق: نموذج الأغلبية

في نموذج الأغلبية ، ستتغير الخلية من الأبيض إلى الأسود إذا كانت غالبية جيرانها من السود. يمكن للمرء أن يرى هذا النموذج على أنه تباين في نموذج الانتشار بدلاً من اعتماد المنتج الجديد عندما يتبناه أحد الجيران ، وينتظر كل وكيل حتى يعتمده غالبية جيرانه. تُظهر نماذج جداول البيانات أنه حتى مع التفضيلات المتواضعة (على سبيل المثال ، تتغير الخلية لتتطابق مع ما يزيد قليلاً عن نصف جيرانها) ، تشكل الخلايا كتلًا صلبة مميزة. هذا يذكرنا بإيجاد شيلينج & # 8217s أن المجتمعات يمكن أن تصبح معزولة عنصريًا حتى عندما يكون لكل وكيل تفضيل معتدل للجيران من عرقه / جنسها. يستخدم إصدار نموذج الأغلبية الموضح هنا حي مور (8 جيران) بدلاً من حي فون نيومان المستخدم في الأمثلة أعلاه. يمكن أن تكون كل خلية في إحدى الحالتين الأوليين ، يُشار إليها بالرمز 1 و 0. إذا كان مجموع كل خلية & # 8217s المجاورة أكبر من أو يساوي 5 ، تتحول الخلية إلى (أو تبقى) في الحالة 1 ، بينما إذا كان المجموع أقل من أو يساوي 4 ، تتغير الخلية إلى (أو تبقى) في الحالة 0. يمكن تطبيق هذه القاعدة مع وظيفة Excel & # 8217s & # 8216if & # 8217 ، كما في نموذج الانتشار. يظهر في الشكل A1 لقطة شاشة لنموذج الأغلبية.

تظهر الحالة الأولية لكل خلية في الخلايا B2 & # 8211P16 ويتم إدخال الصيغ & # 8216if & # 8217 في الخلايا B18 & # 8211P32 ، لتكون جاهزة للنسخ أسفل الصفحة. يصل هذا المثال المعين إلى حالته المستقرة بعد 10 تكرارات. يتم عرض التكوينات الأولية والنهائية للخلايا في الشكل A2.

الشكل A1: نموذج الأغلبية

الشكل أ 2: نموذج الأغلبية

مراجع

باس ، إف إم (1969) & # 8216 نموذج نمو منتج جديد للسلع الاستهلاكية المعمرة & # 8217 ، علم الإدارة، 15 ، ص 215 & # 821127.

كاستي ، ج. (1994) التعقيد، لندن: العداد.

جايلورد ، R.J. and D & # 8217Andria ، L.J (1998) مجتمع المحاكاة: مجموعة أدوات رياضية لنمذجة السلوك الاجتماعي والاقتصادي، برلين: TELOS Springer-Verlag.

جيلبرت ، إن وترويتزش ، ك. ج. (1999) محاكاة لعالم الاجتماع، باكنغهام: مطبعة الجامعة المفتوحة

Hegselmann، R. and Flache، A. (1998) & # 8216 فهم الديناميكيات الاجتماعية المعقدة: نداء للنمذجة القائمة على الأجهزة الخلوية & # 8217 ، مجلة المجتمعات الاصطناعية والمحاكاة الاجتماعية، 1 (3) ، [عبر الإنترنت] متاح من: http://www.soc.surrey.ac.uk/JASSS/1/3/1.html.

هولاند ، ج.إتش (1998) الظهور ، من الفوضى إلى النظام، أكسفورد: مطبعة جامعة أكسفورد.

Macken، K. and Randall، K. (1994) & # 8216 تعليم وتعلم الاقتصاد باستخدام الأوتوماتا الخلوية في Asymmetrix Toolbox & # 8217 ، أجهزة الكمبيوتر في مراجعة التعليم العالي، 8 (3) ، ص. 12.

Ormerod، P. (2003) & # 8216 قلب المد: إدخال تدريس الاقتصاد في القرن الحادي والعشرين & # 8217 ، المجلة الدولية لتعليم الاقتصاد، المجلد. 1 ، [عبر الإنترنت] متاح على http://www.economicsnetwork.ac.uk/iree/i1/ormerod.htm.

ريسنيك ، م. (1997) السلاحف والنمل الأبيض والاختناقات المرورية: استكشافات في عوالم دقيقة متوازية على نطاق واسع، كامبريدج ، ماساتشوستس: مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.

شيلينج ، تي سي (1971) & # 8216 نماذج ديناميكية للفصل & # 8217 ، مجلة علم الاجتماع الرياضي، 1 ، ص 143 & # 821186.

Torrens، P. M. (2000) & # 8216 كيف تعمل النماذج الخلوية للأنظمة الحضرية (1. نظرية) & # 8217 ، ورقة عمل مركز التحليل المكاني المتقدم (CASA) رقم. 28 ، كلية لندن الجامعية.

والدروب ، م. (1992) التعقيد ، العلم الناشئ على حافة النظام والفوضى، لندن: البطريق.

بيانات المتصل

كريس هاند ، باحث ما بعد الدكتوراه
كلية الأعمال
جامعة كينجستون
كينغستون أبون تيمز
ساري KT2 7LB


الأجهزة النانوية

7.4.5 نقطة الكم الأوتوماتيكية الخلوية (QCA)

يستخدم QCA صفائف من النقاط الكمومية المقترنة لتنفيذ وظائف المنطق المنطقي [269]. يمكن أن يصل قطر نقطة الكم الفردية إلى 10 نانومتر ، وبالتالي ، فإن أجهزة QCA صغيرة جدًا. يوضح الشكل 7.13 المفهوم الأساسي. يتم وضع أربع نقاط كمومية مقترنة بحواجز أنفاق في مصفوفة مربعة. هذا يشكل خلية واحدة QCA. يمكن للإلكترونات أن تتنقل بين النقاط ولكن لا يمكنها مغادرة الخلية. يتم وضع إلكترونين في كل خلية يضمن تنافر كولوم أنها تحتل زوايا متقابلة. ومن ثم ، هناك نوعان من تكوينات الحالة الأرضية بنفس الطاقة التي يمكن تسميتها 0 و 1. يوضح الشكل 7.14 عدة أجهزة QCA بسيطة. على اليسار لدينا أسلاك ، وعاكس وفتحة على اليمين بوابة أغلبية. في كل حالة ، يتم تحديد تكوين الخلايا المجاورة عن طريق تقليل تنافر كولوم. يمكن تنفيذ جميع الوظائف المنطقية باستخدام بوابة الأغلبية والعاكس.

الشكل 7.13. توضيح لمفهوم الأوتوماتون الخلوي الكمومي. أربع نقاط كمومية مرتبة في مربع ويشغلها إلكترونان لها استقطابان محتملان للحالة الأرضية (مربعان يسار ويمين) ، مخصصان لتمثيل "0" و "1".

الشكل 7.14. بعض أجهزة QCA. على اليسار ، يؤدي السلك (الخلايا 1–3) الإدخال (الخلية 1) إلى التوزيع (الخلايا 3 و 4 و 6). عندما يتم الجمع بين الأسلاك المتوازية (الخلايا 5 و 7 تتقارب في الخلية 8) ، يتم عكس الإخراج (الخلية 9). على اليمين ، لدينا مدخلين (على سبيل المثال الخلايا 1 و 2) ومدخل برمجة (على سبيل المثال الخلية 3). لا يمكن للخلية المركزية 4 تقليل كل تنافرات الخلية في كولوم ولكنها تختار التكوين الذي يقلل التنافر الكلي. اعتمادًا على إدخال البرمجة ، يكون الإخراج (الخلية 5 ، محاكاة تكوين الخلية 4) هو إما الدالة AND أو دالة المنطق OR.


مؤشر KDD Nuggets

الطلبات المقدمة هي موضع ترحيب كبير ويجب إرسالها عبر البريد الإلكتروني بامتداد
سطر الموضوع الوصفي (وعنوان URL) لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS).
يرجى الاحتفاظ بإعلانات CFP والاجتماعات موجزة وتقديمها
URL للحصول على التفاصيل.

- جريجوري بياتسكي شابيرو (محرر)
نظام تحديد المواقع

********************* إخلاء المسئولية الرسمية ***************************
جميع الآراء الواردة هنا هي آراء المساهمين وليست كذلك
بالضرورة من أصحاب العمل المعنيين (أو KD Nuggets)
*********************************************************************


إذا أصر الجاهل على حماقته لكان حكيمًا.
وليام بليك
السابق 1 التالي الأعلى
السابق 2 التالي إلى أعلى من: "ورشة عمل IMLM (pkc)" ([email protected])
الموضوع: CFP: عدد خاص من MLJ حول IMLM

إليك عدد خاص من CFP لمجلة Machine Learning Journal على IMLM.
موعد التقديم في 1 أكتوبر 97. آمل أن تتمكن من الإرسال. شكرا.

مجلة التعلم الآلي
إصدار خاص بتاريخ


تكامل النماذج المتعددة المستفادة
لتحسين خوارزميات التعلم الآلي وتوسيع نطاقها


تستخدم أحدث تقنيات التعلم الآلي والإحصاء و KDD أ
نموذج واحد أو خوارزمية تعلم في وقت واحد ، أو على الأكثر اختيار واحد
نموذج من مجموعة من النماذج المرشحة. في الآونة الأخيرة ، ومع ذلك ، كان هناك
اهتمام كبير في التقنيات التي تدمج الجماعي
تنبؤات بمجموعة من النماذج بطريقة مبدئية. مع هذا
غالبًا ما تكون الدقة التنبؤية و / أو التدريب
يمكن تحسين كفاءة النظام العام ، حيث يمكن للمرء أن "يختلط"
ومطابقة "بين نقاط القوة النسبية للنماذج التي يتم دمجها.

أي جانب من جوانب دمج نماذج متعددة مناسب لـ
عدد خاص. ومع ذلك فإننا نعتزم أن يكون تركيز القضية الخاصة
بشأن قضايا تحسين دقة التنبؤ وتحسين التدريب
الكفاءة في سياق قواعد البيانات الكبيرة.


يتم البحث عن المشاركات في الموضوعات التالية على سبيل المثال لا الحصر:

1) التقنيات التي تولد و / أو تدمج ما تم تعلمه متعدد
عارضات ازياء. الأمثلة هي المخططات التي تولد وتجمع
نماذج بواسطة

* استخدام توزيعات بيانات التدريب المختلفة
(على وجه الخصوص من خلال التدريب على أقسام مختلفة
من البيانات)
* استخدام تقنيات مختلفة لأخذ العينات لتوليد مختلفة
أقسام
* استخدام مخططات مختلفة لتصنيف المخرجات
(على سبيل المثال باستخدام رموز الإخراج)
* استخدام معلمات تشعبية مختلفة أو أساليب تدريب
(في المقام الأول كأداة لتوليد نماذج متعددة)

2) النظم والمعماريات لتنفيذ مثل هذه الاستراتيجيات.
على سبيل المثال،

* أنظمة تعلم متعددة متوازية وموزعة
* التعلم متعدد الوكلاء على البيانات الموزعة بطبيعتها

3) التقنيات التي تحلل تكامل النماذج المتعددة المستفادة ل

* اختيار / تقليم النماذج
* تقدير الدقة الكلية
* مقارنة طرق التكامل المختلفة
* مقايضة الدقة والبساطة / الشمولية

1 أكتوبر: الموعد النهائي لتقديم الطلبات
15 ديسمبر: الموعد النهائي لإعادة القرارات إلى المؤلفين
15 مارس: الموعد النهائي للمؤلفين لتقديم النسخ النهائية
أغسطس 1998: النشر

1) يجب أن تتوافق المخطوطات مع تعليمات التنسيق في:

سيكون المؤلف الأول هو جهة الاتصال الأساسية ما لم ينص على خلاف ذلك.

2) على المؤلفين إرسال 5 نسخ من المخطوطة إلى:

كارين كولين
مكتب تحرير التعلم الآلي
عناية: إصدار خاص حول IMLM
مطبعة كلوير الأكاديمية
101 فيليب درايف
حديقة أسينيبى
نورويل ، ماساتشوستس 02061
617-871-6300
617-871-6528 (فاكس)
[email protected]

فيليب تشان
إصدار خاص من MLJ على IMLM
علوم الكمبيوتر
معهد فلوريدا للتكنولوجيا
150 دبليو جامعة الجادة.
ملبورن ، فلوريدا 32901
407-768-8000 x7280 (x8062) (407-674-7280 / 8062 بعد 6/1/97)
407-984-8461 (فاكس)

3) يرجى أيضًا إرسال صفحة عنوان ASCII (العنوان ، المؤلفون ، البريد الإلكتروني ، الملخص ،
والكلمات الرئيسية) ونسخة بوستسكريبت من المخطوطة إلى
[email protected]

يرجى توجيه الاستفسارات العامة إلى:

يتم الاحتفاظ بالمعلومات المحدثة على WWW على:

فيليب تشان ، معهد فلوريدا للتكنولوجيا [email protected]
سلفاتوري ستولفو ، جامعة كولومبيا [email protected]
ديفيد وولبرت ، مركز أبحاث IBM Almaden [email protected]

السابق 3 التالي أعلى [التالي إعلان تجاري. GPS]

من: "سبيدنج ، باتريك" ([email protected])
الموضوع: سيناريو كوجنوس يفوز بجائزة اختيار محلل PC Week Labs
التاريخ: الجمعة ، 9 مايو 1997 5:36:20 -0400

سيناريو كوجنوس يفوز بجائزة اختيار محلل PC Week Labs

برلنغتون ، ماساتشوستس ، 6 مايو / بي آر نيوزواير / - كوجنوس (إلى اليمين) (ناسداك: COGNF
تورنتو: CSN)

فازت أداة استخراج البيانات Scenario (TM) بمحلل PC Week Labs
جائزة الاختيار بعد مراجعة وجهاً لوجه مع منتج منافس. سيناريو
"الواجهة المبتكرة تجعلها أروع حزمة برامج رأيناها
هذا العام ، قالت المراجعة ، التي أشارت إلى تفوقها وقوتها ورسوماتها.
يوسع السيناريو ذكاء الأعمال الأكثر شمولاً في الصناعة
من عائلة المنتجات ، والانضمام إلى PowerPlay (R) الرائد في السوق من Cognos ، و
عميل OLAP العالمي ، والاستعلام والتقارير (R) الحائز على جوائز
أداة.

تؤكد هذه الجائزة اعتقاد كوجنوس بأن التنقيب عن البيانات في
أيدي مستخدمي الأعمال يقدم ما يصل قوية وعملية وبأسعار معقولة
قال آلان روتنبرغ ، نائب الرئيس الأول لقطاع الأعمال: "الميزة التنافسية"
منتجات الذكاء. وضع إمكانات التنقيب عن البيانات في أيدي صانعي القرار
والعاملين في مجال المعرفة يوسعان استراتيجيتنا لتمكينهم من الرد
بسرعة إلى المعرفة المكتشفة حديثًا ، سواء في أنظمة التشغيل أو البيانات
المستودعات.
سيناريو ينضم إلى أدوات ذكاء الأعمال الأخرى من كوجنوس الحائزة على جوائز
للحصول على نتائج أسرع وأقل تكلفة للملكية وسهولة لا مثيل لها
من الاستخدام.
PC Weeks Labs ، أكبر مختبر اختبار مستقل في العالم ،
أشاد بكل من سيناريو كوجنوس والمنافس لجلب بيانات جديدة
تقنيات التعدين لجهاز الكمبيوتر. وكتبت: "لكن في الاختبار المباشر" ،
استخرج السيناريو بأمان معلومات أكثر قابلية للاستخدام من منافسه ،
مما يجعلها أفضل اختيار لدينا.
مصمم لاكتشاف الأنماط والاستثناءات في بيانات الأعمال التي
قد
بخلاف ذلك ، فإن واجهة Scenario المتطورة تتيح للمستخدمين
تصور بسهولة الكشف عن معلومات العمل. هو - هي
بأتمتة
اكتشاف وتصنيف العوامل الحاسمة التي تؤثر على الأعمال التجارية
العلاقات الخفية بين العوامل ويحدد العتبات والمعايير.
أداة سطح مكتب بديهية وفعالة من حيث التكلفة ، وتحرر Scenario التنقيب عن البيانات
مما يعد عادةً عملية مكلفة وتستغرق وقتًا طويلاً. أفكار
المشتقة باستخدام السيناريو يتم تحقيقها مباشرة من قبل أولئك الذين هم في وضع أفضل
استخدام المعرفة وإحداث التغيير السريع.
السيناريو 1.0 ، الذي تم إصداره في أبريل 1997 ، متاح من Cognos لـ
$695.
يعمل على نظامي التشغيل Windows 95 و Windows NT ويتطلب جهاز 486 متوافقًا مع IBM
جهاز كمبيوتر و 8 ميغابايت من ذاكرة الوصول العشوائي.

السابق 4 التالي التاريخ الأعلى: الأربعاء ، 7 مايو 1997 11:46:09 -0700 (توقيت المحيط الهادئ)
من: التمويل الحسابي ([email protected])
الموضوع: برامج الدراسات العليا في التمويل الحسابي
=======================================================================

التمويل الحاسوبي في معهد الدراسات العليا في ولاية أوريغون للعلوم &
التكنولوجيا (OGI)

تركيزات ماجستير العلوم في
علوم وهندسة الكمبيوتر (CSE)
الهندسة الكهربائية (EE)

الموعد النهائي لتقديم طلبات MS Upcomming لخريف 1997: 15 مايو و 15 يونيو!

جديد! برنامج شهادة مصمم للطلاب بدوام جزئي.

نظرة عامة على التمويل الحسابي:

تتيح التطورات في تكنولوجيا الحوسبة الآن انتشار استخدام
تقنيات تحليل معقدة ومكثفة حسابيًا مطبقة على
التمويل والأسواق المالية. تحليل الوقت الحقيقي لعلامة تلو الأخرى
بيانات السوق المالية ، والإدارة في الوقت الحقيقي لمحافظ
الآلاف من الأوراق المالية تجتاح الصناعة المالية الآن. هذا لديه
فتح فرص عمل جديدة للعلماء والمهندسين والكمبيوتر
المهنيين العلميين في مجال التمويل الحسابي.

الطلب القوي داخل الصناعة المالية على التقنية
يتم التعامل مع الخريجين المتميزين في OGI من قبل ماجستير العلوم و
برامج الشهادات في التمويل الحسابي. على عكس العامين القياسيين
ماجستير في إدارة الأعمال ، يتم توجيه البرامج إلى تدريب العلماء والمهندسين و
المهنيين الماليين المنحى تقنيًا في مجال الكمي
المالية.

تؤدي برامج الماجستير إلى ماجستير العلوم في علوم الكمبيوتر و
الهندسة (مسار CSE) أو في الهندسة الكهربائية (مسار EE). MS
يمكن إكمال البرامج في غضون 12 شهرًا على أساس التفرغ. في
بالإضافة إلى ذلك ، قدمت OGI برنامج شهادة مصمم لتوفير
المهنيين في الهندسة والتمويل وسيلة لرفع مستوى مهاراتهم
أو اكتساب مهارات جديدة في التمويل الكمي على أساس التفرغ.

تتميز تركيزات MS المالية الحاسوبية بمزيج فريد
من الدورات التي توفر أساسًا متينًا في التمويل بطريقة غير تافهة ،
المستوى الكمي ، بالإضافة إلى المعرفة الأساسية الأساسية ومجموعات المهارات
علوم الكمبيوتر أو مجالات تكنولوجيا المعلومات الكهربائية
هندسة. هذه المهارات مهمة للتحليل المتقدم للأسواق
ولتطوير المحفظة الاستثمارية على أحدث طراز
أنظمة الإدارة والتداول وتسعير المشتقات وإدارة المخاطر.

يعد MS in CSE إعدادًا مثاليًا للطلاب المهتمين بالتأمين
مناصب في نظم المعلومات في الصناعة المالية ، بينما ماجستير
يوفر بكالوريوس في EE تدريبًا صارمًا للطلاب المهتمين بالمتابعة
وظائف كمحللين كميين في الشركات المالية الرائدة.

المنهج موجه نحو المشروعات ، باستخدام أحدث ما توصلت إليه التكنولوجيا
مرافق الحوسبة والبيانات الحية / التاريخية من العالم الكبرى
الأسواق المالية المقدمة من Dow Jones Telerate. يتم تدريب الطلاب في
استخدام حزم البرامج الرقمية والتحليلية عالية المستوى لـ
تحليل البيانات المالية.

أنشأت OGI نفسها كمؤسسة رائدة في مجال البحث و
التعليم في التمويل الحسابي. علاوة على ذلك ، لدى OGI بحث قوي
برامج في عدد من المجالات وثيقة الصلة بالعمل فيها
التحليل الكمي ونظم المعلومات في الصناعة المالية.

السابق 5 التالي التاريخ الأعلى: الثلاثاء ، 13 مايو 1997 14:40:06 +0100 (بتوقيت جرينتش)
من: [email protected] (جورج سميث)
الموضوع: منصب مساعد باحث في جامعة إيست أنجليا ، نورويتش ، المملكة المتحدة

كلية نظم المعلومات ، جامعة الشرق
أنجليا ، نورويتش لديه شاغر ل

للعمل في مشروع بعنوان "Datamining في
قطاع الاتصالات ".


خريج كمبيوتر بدرجة 2 (I) على الأقل في الحوسبة
أو يتم البحث عن موضوع متحالف معه لمدة عامين
ابتداءً من 1 أغسطس 1997 أو في أقرب وقت ممكن
بعد ذلك.

سيعمل الشخص المعين ضمن شركة اتصالات رائدة
شركة Nortel plc على أساس يومي ولكن
سيكون موظفًا في جامعة إيست أنجليا.
ستتوفر فرص للتسجيل بدوام جزئي
درجة أعلى في الجامعة. سوف المتقدم الناجح
من المتوقع أن يكون لديك درجة عالية من الحساب و
خلفية حاسوبية قوية. ستعطى الأفضلية لـ
أولئك الذين لديهم ، بالإضافة إلى ذلك ، بعض المعرفة
(والخبرة) في واحد أو أكثر مما يلي:
الحساب التطوري ، وبحوث العمليات ، والاصطناعية
المخابرات أو الاتصالات.

تتم رعاية البحث بشكل مشترك من قبل شركة التدريس
مخطط ومن خلال Nortel plc ويتضمن
تطوير وتطبيق مختلف الاستدلالات و
تقنيات الكشف عن مجريات الأمور ، بما في ذلك الخوارزميات الجينية ،
محاكاة التلدين والبحث المحظور لاستنباط المعرفة
من مجموعات البيانات الكبيرة التي تم إنشاؤها داخل
صناعة الاتصالات.

سيتم تحديد الراتب الأولي ولكن من المتوقع أن يكون في الجوار
16 ألف جنيه إسترليني.

المتقدمون مدعوون إلى الاتصال بالدكتور جورج دي سميث (+44
(0) 1603 593260) أو البريد الإلكتروني [email protected] لـ
مزيد من المعلومات.

الطلبات في شكل خطاب تغطية زائد ثلاثة
نسخ من السيرة الذاتية متضمنة أسماء وعناوين
يجب إرسال ثلاثة حكام إلى:

الدكتور جورج د سميث
كلية نظم المعلومات
جامعة ايست انجليا
نورويتش
NR4 7TJ ، المملكة المتحدة

في أو قبل يوم الجمعة 6 يونيو 1997.

المؤتمر الثاني للمحيط الهادئ وآسيا

المؤتمر الثاني لمنطقة المحيط الهادئ وآسيا حول اكتشاف المعرفة والبيانات
سيوفر التعدين (PAKDD-98) منتدى دوليًا للمشاركة
من نتائج البحوث الأصلية وخبرات التطوير العملي
بين الباحثين ومطوري التطبيقات من مختلف KDD
المجالات ذات الصلة مثل التعلم الآلي وقواعد البيانات والإحصاءات ،
اكتساب المعرفة ، تصور البيانات ، إعادة هندسة البرمجيات ،
والنظم القائمة على المعرفة. سيتبع نجاح PAKDD-97
الذي عقد في سنغافورة في عام 1997 من خلال الجمع بين المشاركين من
الجامعات والصناعة والحكومة.

الأوراق حول جميع جوانب اكتشاف المعرفة واستخراج البيانات
أهلا بك. تشمل مجالات الاهتمام ، على سبيل المثال لا الحصر:

- تقليص أبعاد البيانات والأبعاد
- خوارزميات وأدوات تعدين البيانات
- التنقيب عن البيانات وتخزينها
- التنقيب عن البيانات على الإنترنت
- مقاييس التنقيب عن البيانات
- معالجة البيانات والمعالجة اللاحقة
- تصور البيانات والمعرفة
- الاستقطاع والاستقراء في كي دي دي
- تقدير البيانات المستمرة
- تعدين البيانات الموزعة
- إطار عمل وعملية كي دي دي
- تمثيل واكتساب المعرفة في كي دي دي
- إعادة استخدام المعرفة ودور معرفة المجال
- اكتساب المعرفة في إعادة هندسة البرمجيات والبرمجيات
نظم المعلومات
- التعريف بالقواعد وأشجار القرار
- قضايا الإدارة في كي دي دي
- التعلم الآلي والجوانب الإحصائية والتصور لـ KDD
(بما في ذلك الشبكات العصبية والبرمجة المنطقية الاستقرائية)
- التعدين في الحجم الكبير مقابل التعدين الصغير
- معالجة الضوضاء
- قضايا الأمان والخصوصية في كي دي دي
- تطبيقات كي دي دي الناجحة / المبتكرة في العلوم والحكومة
الأعمال والصناعة.

يتم التماس كل من الأوراق البحثية والتطبيقات. تم تقديم كل شيء
ستتم مراجعة الأوراق على أساس الجودة الفنية والأهمية
إلى KDD والأهمية والوضوح. سيتم نشر الأوراق المقبولة
في وقائع المؤتمر من قبل ناشر دولي. أ
سيتم توسيع ومراجعة عدد مختار من الأوراق المقبولة
لإدراجها في عدد خاص من مجلة دولية.

يجب أن يقتصر عدد الطلبات المقدمة على 5000 كلمة كحد أقصى. أربعة
يجب إعادة توجيه النسخ الورقية إلى العنوان التالي.

البروفيسور راماموهاناراو كوتاغيري (PAKDD '98)
قسم علوم الحاسوب
جامعة ملبورن
باركفيل ، في آي سي 3052
أستراليا

يرجى تضمين صفحة غلاف تحتوي على العنوان والمؤلفين (الأسماء ،
عناوين البريد الإلكتروني والبريد الإلكتروني) ، ملخص من 200 كلمة وما يصل إلى 5
الكلمات الدالة. يجب أن ترفق صفحة الغلاف هذه بالورقة.

*************** تواريخ مهمة ***************
* 4 نسخ من الأوراق الكاملة التي تم استلامها بتاريخ: 16 أكتوبر 1997 *
* إشعارات القبول: 22 ديسمبر 1997 *
* موعد الاستعدادات النهائية للكاميرا: 30 يناير 1998 *
*************************************************************

جامعة روس كوينلان سيدني
جامعة بالا سرينيفاسان موناش

جامعة Xindong Wu Monash
جامعة راماموهاناراو كوتاغيري ملبورن

جامعة كيفن كورب موناش
جراهام ويليامز CSIRO ، أستراليا

جامعة ليبو وانغ ديكين

جامعة جون أوليفر موناش

جامعة ميشيل ريسلي موناش

جريجوريس أنتونيو جيمس بويس إيفان براتكو
مايك كاميرون جونز اربي تشين ديفيد تشيونغ
فيك سيسيلسكي هونغهوا داي جون دبنهام
أوليفييه دي فيل ثارام ديلون غوزو دونغ
بيتر اكلوند اسامة فياض ماتجاز غامز
ييك قوه ديفيد هاند إيفان هاريس
ديفيد هيكرمان ديفيد كيمب ماسارو كيتسوريغاوا
كيفن كورب هينجيان لي جاي كيو لي
Deyi Li Bing Liu Huan Liu
Zhi-Qiang Liu Hongjun Lu Dickson Lukose
كيا مكي هيكي مانيلا بيتر ميلن
Shinichi Morishita Hiroshi Motoda Hwee-Leng Ong
جون أوليفر ماريا أورلوسكا جي بياتسكي-شابيرو
نيكي بيسينو بيتر روس كلود ساموت
S. Seshadri Hayri Sever Arun Sharma
هاينز شميدت إيفانجيلوس سيموديس أتسوهيرو تاكاسو
Takao Terano B. Thuraisingham Kai Ming Ting
David Urpani R. Uthurusamy Lipo Wang
جيف ويب جراهام ويليامز فاز ووثريتش
شين ياو جون زيليزنيكوف ديان تشينج زانج
Ming Zhao Zijian Zheng Ning Zhong
جاستن زوبيل

الدكتور شيندونغ وو
قسم تطوير البرمجيات
جامعة موناش
900 طريق داندينونج
كولفيلد إيست ، ملبورن 3145
أستراليا

هاتف: +61 3 9903 1025
الفاكس: +61 3 9903 1077
البريد الإلكتروني: [email protected]

السابق 8 التالي التاريخ الأعلى: الثلاثاء ، 6 مايو 1997 13:08:00 -0500 (EST)
من: "David Leake" ([email protected])
الموضوع: ICCBR-97: أول دعوة للمشاركة

ICCBR-97
المؤتمر الدولي الثاني حول التفكير القائم على الحالة

جامعة براون
بروفيدنس ، رود آيلاند ، 25-27 يوليو 1997

في عام 1995 ، المؤتمر الدولي الأول حول التفكير القائم على الحالة (ICCBR-95)
عقدت في سيسيمبرا ، البرتغال ، كبداية لسلسلة كل سنتين. ICCBR-97 ،
سيعقد المؤتمر الدولي الثاني حول التفكير القائم على الحالة في
جامعة براون في بروفيدنس ، رود آيلاند ، في 25-27 يوليو ، قبل ذلك مباشرة
إلى AAAI-97 و IAAI-97.

سيتضمن برنامج ICCBR-97 كلاً من البحث والتطبيقات. ال
سيتضمن المؤتمر الذي يستمر ثلاثة أيام محادثات مدعوة وجلسات أوراق وملصقات ،
واللوحات التي تقدم كلاً من العمل الناضج والأفكار الجديدة ، المختارة من أكثر
100 التقديم إلى المؤتمر. يهدف المؤتمر إلى تحقيق أ
تبادل حيوي بين الباحثين والممارسين مع اختلاف
وجهات نظر حول القضايا ذات الصلة بشكل أساسي ، من أجل فحص و
تطوير حالة الفن في التفكير القائم على الحالة والمجالات ذات الصلة.

تشمل الموضوعات التي سيتم تناولها في عروض المؤتمر ما يلي:

* تمثيل الحالة ، الفهرسة والاسترجاع ، تقييم التشابه ، الحالة
التكيف والاستدلال القياسي
* التعلم القائم على الحالة والقائم على المثيل ، والتعلم الفهرسي ، والتكامل
CBR مع طرق التعلم الأخرى
* الاستدلال القائم على الحالة والنهج ذات الصلة لمجالات المهام مثل
التعليم والتصميم والطب
* تكامل CBR مع أساليب الذكاء الاصطناعي الأخرى ومقارناتها مع طرق أخرى
اقتراب
* أساليب وأنظمة دعم القرار وإدارة المعرفة
استرجاع المعلومات الذكي
* مجالات تطبيق جديدة للتقنيات المستندة إلى الحالة ، والتطبيقات المنشورة
ذات تأثير كبير ، والدروس المستفادة من التطبيق
تطوير

10-13 نوفمبر 1997
فندق انترناشونال بلازا
ميسيسوجا ، أونتاريو ، كندا

هذا العام ، نطلب أوراقًا في مجموعة واسعة من الموضوعات بما في ذلك =
على سبيل المثال لا الحصر:

- الأنظمة والتطبيقات الموزعة: الإنترنت والمراقبة العالمية للطقس ، الإلكترونية
التجارة ، التعلم عن بعد ، الطب عن بعد ، CSCW ، الوسائط المتعددة ، الموزعة
تقنيات الكائن ، جافا ، تحليل الأداء ، الشبكات عالية السرعة ،
وإدارة التطبيقات

- تكنولوجيا قواعد البيانات: التنقيب عن البيانات ، استعادة المعرفة ، الرقمية =
المكتبات وتخزين البيانات

- تقنيات المستخدم: التفاعل بين الإنسان والحاسوب والملاحة وواجهة المستخدم الرسومية

- هندسة البرمجيات والممارسات: الصيانة ، استعادة التصميم ، البرنامج
الفهم والتصور وإعادة الاستخدام والأطر وأنماط التصميم ،
بيئات التطوير والموثوقية والاختبار والتحقق ،
المقاييس وأنظمة الوقت الفعلي

- تقنية المترجم: تقنيات جديدة ، تطوير مترجم ، تحسين ،
التوازي والبنى

نحن نتطلع لمشاركتك.

الدكتور هاكان أردغموس
الرئيس المشارك لبرنامج CASCON'97
[email protected]

سيكون هناك 36 ورقة طويلة و 33 قصيرة و 15 ملصق في الحفل السنوي الثاني
مؤتمر البرمجة الجينية المزمع عقده في يوليو
13-16 (الأحد - الأربعاء) 1997 بجامعة ستانفورد.
بالإضافة إلى ذلك ، ستكون هناك أوراق بحثية حديثة (تُنشر في ملف منفصل
الكتاب في منتصف يونيو بعد الموعد النهائي في 11 يونيو للأوراق المتأخرة).
تشمل الموضوعات ، على سبيل المثال لا الحصر ،
تطبيقات البرمجة الجينية ، الأسس النظرية لـ
البرمجة الجينية ، قضايا التنفيذ ، ملحقات التقنية ، الخلوية
ترميز ، أجهزة قابلة للتطور ، برامج لغة آلة قابلة للتطور ، آلي
تطور بنية البرنامج وتطور واستخدام النماذج العقلية ،
البرمجة التلقائية لاستراتيجيات متعددة العوامل ، مصطنعة موزعة
الذكاء ، الموازاة التلقائية للخوارزميات ، تخليق الدارات الآلي ،
البرمجة التلقائية للأوتوماتا الخلوية ، الاستقراء ، تحديد النظام ،
التحكم ، التصميم الآلي ، ضغط البيانات والصور ، تحليل الصور ، النمط
التعرف ، تطبيقات البيولوجيا الجزيئية ، الاستقراء النحوي ، و
الموازاة. كما يتم التماس الأوراق التي تصف التطورات الأخيرة في
المجالات الإضافية التالية: الخوارزميات الجينية ، وأنظمة التصنيف ،
البرمجة التطورية واستراتيجيات التطور والحياة الاصطناعية و
الروبوتات التطورية وحوسبة الحمض النووي والأجهزة القابلة للتطور.
-----------------------------------------------------------------------


محتويات

تم تطوير نظرية الأوتوماتا المجردة في منتصف القرن العشرين فيما يتعلق بالأوتوماتا المحدودة. [1] تم اعتبار نظرية الأوتوماتا في البداية فرعًا من نظرية الأنظمة الرياضية ، ودراسة سلوك أنظمة المعلمات المنفصلة. اختلف العمل المبكر في نظرية الأوتوماتا عن العمل السابق على الأنظمة باستخدام الجبر المجرد لوصف أنظمة المعلومات بدلاً من حساب التفاضل لوصف أنظمة المواد. [2] تم تطوير نظرية محول الحالة المحدودة تحت أسماء مختلفة من قبل مجتمعات بحثية مختلفة. [3] تم أيضًا تضمين المفهوم السابق لآلات تورينج في النظام جنبًا إلى جنب مع أشكال جديدة من الأوتوماتيكية ذات الحالة اللانهائية ، مثل آلية الدفع.

1956 شهد نشر دراسات أوتوماتا، والتي جمعت أعمال علماء من بينهم كلود شانون ، و. روس آشبي ، وجون فون نيومان ، ومارفن مينسكي ، وإدوارد إف مور ، وستيفن كول كلاين. [4] مع نشر هذا المجلد ، "ظهرت نظرية الأوتوماتا كنظام مستقل نسبيًا". [5] تضمن الكتاب وصف كلاين لمجموعة الأحداث المنتظمة ، أو اللغات العادية ، ومقياسًا ثابتًا نسبيًا للتعقيد في برامج آلة تورينج بواسطة شانون. [6] في نفس العام ، وصف نعوم تشومسكي التسلسل الهرمي لتشومسكي ، وهو المراسلات بين الآلي والقواعد النحوية الرسمية ، [7] ونشر روس آشبي مقدمة في علم التحكم الآلي، وهو كتاب مدرسي يمكن الوصول إليه يشرح الآلي والمعلومات باستخدام نظرية المجموعة الأساسية.

أدت دراسة الأوتوماتا الخطية إلى نظرية Myhill-Nerode ، [8] والتي تعطي شرطًا ضروريًا وكافيًا للغة الرسمية لتكون منتظمة ، وعدًا دقيقًا لعدد الحالات في آلة صغيرة للغة. لقد أثبت مايكل أو. رابين ودانا سكوت الضخ الضخ للغات العادية ، وهو مفيد أيضًا في براهين الانتظام ، جنبًا إلى جنب مع التكافؤ الحسابي بين الأوتوماتا المحدودة الحتمية وغير الحتمية. [9]

في الستينيات ، ظهرت مجموعة من النتائج الجبرية عُرفت باسم "نظرية البنية" أو "نظرية التحلل الجبري" ، والتي تناولت تحقيق الآلات المتسلسلة من الآلات الأصغر عن طريق التوصيل البيني. [10] بينما يمكن محاكاة أي أوتوماتيكي محدود باستخدام مجموعة بوابة عالمية ، فإن هذا يتطلب أن تحتوي دائرة المحاكاة على حلقات من التعقيد التعسفي. تتعامل نظرية البنية مع إمكانية تحقيق الآلات "بدون حلقة". [5] تشكلت نظرية التعقيد الحسابي أيضًا في الستينيات. [11] [12] بحلول نهاية العقد ، أصبحت نظرية الأوتوماتا "الرياضيات البحتة لعلوم الكمبيوتر". [5]

ما يلي هو تعريف عام للأتمتة ، والذي يقيد تعريفًا أوسع للنظام إلى واحد يُنظر إليه على أنه يعمل في خطوات زمنية منفصلة ، مع سلوكه ومخرجاته المحددة في كل خطوة من خلال وظائف غير متغيرة لحالته ومدخلاته فقط. [5]

وصف غير رسمي تحرير

إنسان آلي أشواط عندما يتم إعطاؤه بعض التسلسل المدخلات منفصل (فردي) خطوات الوقت أو خطوات. يقوم الإنسان بمعالجة أحد المدخلات المختارة من مجموعة حرف او رمز أو حروف، وهو ما يسمى ب إدخال الأبجدية. الرموز التي يتلقاها الجهاز الآلي كمدخلات في أي خطوة هي سلسلة من الرموز تسمى كلمات. الإنسان الآلي لديه مجموعة من تنص على. في كل لحظة أثناء تشغيل الإنسان الآلي ، يكون الإنسان آليًا في إحدى دولها. عندما يتلقى الآلي مدخلات جديدة ، فإنه ينتقل إلى حالة أخرى (أو الانتقالات) استنادا إلى أ وظيفة الانتقال التي تأخذ الحالة السابقة ورمز الإدخال الحالي كمعلمات. في نفس الوقت ، هناك وظيفة أخرى تسمى وظيفة الإخراج تنتج رموز من إخراج الأبجدية، أيضًا وفقًا للحالة السابقة ورمز الإدخال الحالي. يقرأ الأوتوماتون رموز كلمة الإدخال والانتقالات بين الحالات حتى تُقرأ الكلمة تمامًا ، إذا كان طولها محدودًا ، وعند هذه النقطة يتم تشغيل الإنسان الآلي توقف. الحالة التي يتوقف عندها الإنسان الآلي تسمى الحالة النهائية.

للتحقيق في متواليات الحالة / الإدخال / الإخراج المحتملة في إنسان آلي باستخدام نظرية اللغة الرسمية ، يمكن تعيين جهاز حالة البداية ومجموعة من الدول المقبولة. بعد ذلك ، اعتمادًا على ما إذا كان التشغيل الذي يبدأ من حالة البداية ينتهي بحالة القبول ، يمكن أن يُقال أن التشغيل الآلي قبول أو رفض تسلسل إدخال. تسمى مجموعة كل الكلمات المقبولة بواسطة إنسان آلي اللغة التي يتعرف عليها الإنسان الآلي. من الأمثلة المألوفة للآلة التي تتعرف على اللغة القفل الإلكتروني الذي يقبل أو يرفض محاولات إدخال الرمز الصحيح.

تعريف رسمي تحرير

يتم تعريف Automata لدراسة الآلات المفيدة في ظل الشكليات الرياضية. لذا ، فإن تعريف الإنسان الآلي مفتوح للتغيرات وفقًا لـ "آلة العالم الحقيقي" ، والتي نريد تصميمها باستخدام الآلة الآلية. لقد درس الناس العديد من الاختلافات في الآلات. فيما يلي بعض الاختلافات الشائعة في تعريف المكونات المختلفة للأتمتة.

  • مدخلات محدودة: إنسان آلي يقبل فقط تسلسل محدود من الرموز. يشمل التعريف التمهيدي أعلاه كلمات محدودة فقط.
  • مدخلات لانهائية: إنسان آلي يقبل الكلمات اللانهائية (كلمات). تسمى هذه الآلات ω- أوتوماتا.
  • إدخال كلمة الشجرة: قد يكون الإدخال أ شجرة الرموز بدلا من تسلسل الرموز. في هذه الحالة ، بعد قراءة كل رمز ، فإن الآلة يقرأ جميع الرموز اللاحقة في شجرة الإدخال. يقال أن الإنسان الآلي يقوم بعمل نسخة واحدة من نفسه لكل خليفة وتبدأ كل نسخة من هذا القبيل في العمل على أحد الرموز اللاحقة من الحالة وفقًا لعلاقة الانتقال الخاصة بالآلة. يسمى هذا الإنسان الآلي بشجرة أوتوماتيكية.
  • إدخال شجرة لانهائية : يمكن دمج الامتدادين المذكورين أعلاه ، بحيث يقرأ الإنسان الآلي هيكل الشجرة بفروع محدودة (داخل). يسمى هذا الإنسان الآلي بشجرة أوتوماتيكية لانهائية
  • دولة واحدة: إنسان آلي بولاية واحدة ، ويسمى أيضًا أ دارة توافقية، ينفذ تحولا قد ينفذ المنطق التوافقي. [10]
  • الدول المحدودة: إنسان يحتوي على عدد محدود فقط من الحالات.
  • الدول اللانهائية: إنسان آلي قد لا يحتوي على عدد محدود من الحالات ، أو حتى عدد لا يحصى من الحالات. يمكن استخدام أنواع مختلفة من الذاكرة المجردة لإعطاء هذه الآلات أوصافًا محدودة.
  • كومة الذاكرة: قد يحتوي الإنسان الآلي أيضًا على بعض الذاكرة الإضافية في شكل مكدس حيث يمكن دفع الرموز وفرقعها. هذا النوع من الأوتوماتون يسمى أ الضغط الآلي
  • ذاكرة قائمة الانتظار: قد يكون لدى الإنسان ذاكرة في شكل قائمة انتظار. مثل هذه الآلة تسمى آلة الطابور و تورينج كاملة.
  • ذاكرة الشريط: غالبًا ما توصف مدخلات ومخرجات الأوتوماتا بأنها مدخلات ومخرجات شرائط. بعض الآلات لديها إضافية شرائط العمل، بما في ذلك آلة تورينج ، وآلة خطية محدودة ، ومحول طاقة لوغاريتم الفضاء.
  • حتمية: بالنسبة لحالة حالية معينة ورمز إدخال ، إذا كان بإمكان الإنسان الآلي القفز إلى حالة واحدة فقط ، فهذا يعني أنه آلي حتمي.
  • غير حتمي: إنسان آلي ، بعد قراءة رمز إدخال ، قد يقفز إلى أي عدد من الحالات ، على النحو المرخص به من خلال علاقته الانتقالية. لاحظ أنه تم استبدال مصطلح دالة الانتقال بعلاقة انتقال: الآلي غير حتمي يقرر الانتقال إلى أحد الخيارات المسموح بها. تسمى هذه الآلات آلات غير حتمية.
  • التناوب: هذه الفكرة تشبه إلى حد بعيد شجرة أوتوماتيكية ولكنها متعامدة. قد يقوم الإنسان بتشغيل ملف نسخ متعددة على ال نفس قراءة الرمز التالي. تسمى هذه الآلات بالتناوب الآلي. يجب أن يرضي شرط القبول كل هذه الأمور نسخ لقبول المدخلات.
  • قبول الكلمات المحدودة: نفس ما تم وصفه في التعريف غير الرسمي أعلاه.
  • قبول الكلمات اللانهائية: ا أوميغا أوتوماتون لا يمكن أن يكون لها حالات نهائية ، لأن الكلمات اللانهائية لا تنتهي أبدًا. بدلاً من ذلك ، يتم تحديد قبول الكلمة من خلال النظر في التسلسل اللانهائي للحالات التي تمت زيارتها أثناء التشغيل.
  • القبول الاحتمالي: لا يحتاج الإنسان الآلي إلى قبول إدخال أو رفضه بشكل صارم. قد يقبل الإدخال مع بعض الاحتمالات بين صفر وواحد. على سبيل المثال ، الأوتوماتيكية المحدودة الكمية والأوتوماتيكية الهندسية والأوتومات المتري لها قبول احتمالي.

مجموعات مختلفة من الاختلافات المذكورة أعلاه تنتج العديد من فئات التشغيل الآلي.

نظرية الأوتوماتا هي موضوع يدرس خصائص أنواع مختلفة من الأوتوماتا. على سبيل المثال ، يتم دراسة الأسئلة التالية حول نوع معين من الأوتوماتا.

  • أي فئة من اللغات الرسمية يمكن التعرف عليها بواسطة نوع من الأوتوماتا؟ (لغات يمكن التعرف عليها)
  • هي آلات معينة مغلق تحت اتحاد ، تقاطع ، أو تكامل اللغات الرسمية؟ (خصائص الإغلاق)
  • ما مدى تعبير نوع من الأتمتة من حيث التعرف على فئة من اللغات الرسمية؟ وماذا عن قوتهم التعبيرية النسبية؟ (التسلسل الهرمي للغة)

تدرس نظرية الأوتوماتا أيضًا وجود أو عدم وجود أي خوارزميات فعالة لحل مشاكل مشابهة للقائمة التالية:

  • هل يقبل الإنسان الآلي أي كلمة إدخال؟ (فحص الفراغ)
  • هل من الممكن تحويل إنسان غير حتمي معين إلى آلي حتمي دون تغيير اللغة التي يمكن التعرف عليها؟ (تحديد)
  • بالنسبة للغة رسمية معينة ، ما هو أصغر إنسان آلي يتعرف عليها؟ (تصغير)

فيما يلي قائمة غير كاملة بأنواع الأوتوماتا.

أوتوماتون لغة يمكن التعرف عليها
آلة الحالة المحدودة غير الحتمية / الحتمية (FSM) اللغات العادية
آلية الضغط الحتمية (DPDA) لغات حتمية خالية من السياق
الضغط الآلي (PDA) لغات خالية من السياق
أوتوماتيكي خطي محدد (LBA) لغات حساسة للسياق
آلة تورينج اللغات التي يمكن عدها بشكل متكرر
الحتمية Büchi automaton ω حدود اللغات
Nondeterministic Büchi automaton ω- اللغات العادية
رابين آلي ، ستريت آلي ، تكافؤ آلي ، مولر آلي

تحرير آلي منفصل ومستمر ومختلط

عادةً ما تصف نظرية الأوتوماتا حالات الآلات المجردة ، لكن هناك آلات منفصلة ، أو أوتوماتية تمثيلية أو أوتوماتية مستمرة ، أو أوتوماتية هجينة منفصلة مستمرة ، والتي تستخدم البيانات الرقمية ، أو البيانات التناظرية أو الوقت المستمر ، أو البيانات الرقمية والتناظرية ، على التوالي.

فيما يلي تسلسل هرمي غير مكتمل من حيث صلاحيات أنواع مختلفة من الأجهزة الافتراضية. يعكس التسلسل الهرمي الفئات المتداخلة للغات التي يمكن للآلات قبولها. [14]

يلعب كل نموذج في نظرية الأوتوماتا أدوارًا مهمة في العديد من المجالات التطبيقية. تُستخدم الأتمتة المحدودة في معالجة النصوص والمترجمات وتصميم الأجهزة. تُستخدم القواعد الخالية من السياق (CFGs) في لغات البرمجة والذكاء الاصطناعي. في الأصل ، تم استخدام CFGs في دراسة اللغات البشرية. تُستخدم الأوتوماتا الخلوية في مجال الحياة الاصطناعية ، وأشهر مثال على ذلك هو لعبة الحياة التي كتبها جون كونواي. تتضمن بعض الأمثلة الأخرى التي يمكن تفسيرها باستخدام نظرية الأوتوماتا في علم الأحياء أنماط نمو وتصبغ الرخويات والصنوبر. للمضي قدمًا ، هناك نظرية تقترح أن الكون كله محسوب بواسطة نوع من الإنسان الآلي المنفصل ، وقد دعا إليها بعض العلماء. نشأت الفكرة في عمل كونراد تسوس ، وشاعها إدوارد فريدكين في أمريكا. تظهر الأوتوماتا أيضًا في نظرية الحقول المحدودة: مجموعة متعددات الحدود غير القابلة للاختزال والتي يمكن كتابتها كتكوين من الدرجة الثانية متعددة الحدود هي في الواقع لغة عادية. [15] مشكلة أخرى يمكن استخدام الأوتوماتا من أجلها هي تحريض اللغات العادية.

محاكيات الأوتوماتا هي أدوات تربوية تُستخدم في التدريس والتعلم والبحث في نظرية الأوتوماتا. يأخذ المحاكي الآلي كمدخلات وصف الإنسان الآلي ثم يحاكي عمله لسلسلة إدخال عشوائية. يمكن إدخال وصف الآلة بعدة طرق. يمكن تعريف الإنسان الآلي بلغة رمزية أو يمكن إدخال مواصفاته في شكل مصمم مسبقًا أو يمكن رسم مخطط الانتقال الخاص به عن طريق النقر بالماوس وسحبه. تشمل محاكيات التشغيل الآلي المعروفة Turing's World و JFLAP و VAS و TAGS و SimStudio. [16]

يمكن للمرء تحديد عدة فئات متميزة من الأوتوماتا [17] باتباع تصنيف الأوتوماتا إلى أنواع مختلفة موصوفة في القسم السابق. الفئة الرياضية من الآلات الحتمية أو الآلات المتسلسلة أو آلات متسلسلة، وآلات تورينج ذات التشابهات التلقائية التي تحدد الأسهم بين الأوتوماتا هي فئة ديكارتية مغلقة ، [18] [19] لها حدود فئوية و colimits. إن تشابه الشكل الآلي يرسم خمسًا من إنسان آلي أأنا على خمسة أضعاف من إنسان آخر أي. [20] يمكن أيضًا اعتبار تشابهات الأشكال التلقائية تحويلات أوتوماتيكية أو على شكل شبه مجموعة شبه متجانسة ، عندما تكون مساحة الدولة ، س، من الإنسان الآلي يُعرَّف بأنه نصف مجموعة سز. تعتبر أحاديات الشكل أيضًا إعدادًا مناسبًا للأتمتة في الفئات أحادية اللون. [21] [22] [23]

فئات الأوتوماتا المتغيرة

يمكن للمرء أيضًا تحديد ملف متغير الآليبمعنى نوربرت وينر في كتابه عن استخدام الإنسان للبشر عبر الشكل الداخلي A i → A i إلى A_>. بعد ذلك ، يمكن للمرء أن يظهر أن مثل هذه التشابهات التلقائية المتغيرة تشكل مجموعة رياضية. في حالة الأنواع غير الحتمية ، أو الأنواع المعقدة الأخرى من الأوتوماتا ، قد تصبح المجموعة الأخيرة من الأشكال الداخلية ، ومع ذلك ، المتغير الآلي جروبويد. لذلك ، في الحالة الأكثر عمومية ، فإن فئات الأوتوماتا المتغيرة من أي نوع هي فئات من المجموعات أو فئات المجموعات. علاوة على ذلك ، فإن فئة الأوتوماتا العكسية هي فئة 2 ، وأيضًا فئة فرعية من الفئة 2 من المجموعات ، أو الفئة Groupoid.


محتويات

في إطار مولودية الجزائر نهج كائن تحت النمذجة يعتبر كمجموعة من العناصر المتفاعلة / الأوتوماتا. يتم تحديد ديناميكيات مجموعة الأوتوماتا من خلال القوى والقواعد المشتركة لعلاقاتهم. هذا النظام موجود ويعمل في الزمان والمكان. تطورها في الزمان والمكان تحكمه معادلات الحركة. يتم تحديد القوى والقواعد المشتركة للعلاقات بين العناصر من خلال وظيفة الاستجابة التلقائية. يجب تحديد هذه الوظيفة لكل إنسان آلي. نظرًا لتنقل الأوتوماتا ، يجب تضمين المعلمات الجديدة التالية للأوتوماتا الخلوية: R أنا - ناقل نصف قطر من الإنسان الآلي السادس - سرعة الإنسان الآلي ω ط - سرعة دوران الإنسان الآلي θ ط - ناقل دوران الإنسان الآلي م أنا - كتلة الانسان ياء - لحظة من الجمود الآلي.

يعتمد المفهوم الجديد لطريقة MCA على إدخال حالة زوج الأوتوماتا (علاقة أزواج الأوتوماتا المتفاعلة) بالإضافة إلى الحالة التقليدية - حالة الإنسان الآلي المنفصل. لاحظ أن إدخال هذا التعريف يسمح بالانتقال من مفهوم الشبكة الثابتة إلى مفهوم الجيران. نتيجة لذلك ، تتمتع الآلات الآلية بالقدرة على تغيير جيرانها عن طريق تبديل حالات (علاقات) الأزواج.

يؤدي إدخال نوع جديد من الحالات إلى معلمة جديدة لاستخدامها كمعايير لـ تبديل العلاقات. يتم تعريفه على أنه معلمات متداخلة آليًا ح ij . لذا فإن علاقة الأوتوماتا الخلوية تتميز بقيمة تداخل.

يتكون الهيكل الأولي من خلال إقامة علاقات معينة بين كل زوج من العناصر المجاورة.

على النقيض من طريقة التشغيل الآلي الخلوية الكلاسيكية في طريقة MCA ، لا يقتصر الأمر على جهاز واحد فقط ولكن أيضًا يمكن تبديل العلاقة بين زوج من الآلات. وفقًا لمفهوم التشغيل الآلي ثنائي الاستقرار ، هناك نوعان من حالات الزوج (العلاقات):

مرتبط - كلاهما آليان ينتمي إلى مادة صلبة
غير مرتبط - كل إنسان من الزوج ينتمي إلى أجسام أو أجزاء مختلفة من الجسم التالف.

لذلك تغيير حالة العلاقات الزوجية يتم التحكم فيها من خلال الحركات النسبية للأوتوماتا ويمكن اعتبار الوسائط التي تشكلها هذه الأزواج بمثابة وسائط ثنائية الاستقرار.

فيما يلي وصف تطور وسائط MCA معادلات الحركة للترجمة:

نظرًا للحجم المحدود للأوتوماتا المنقولة ، يجب أخذ تأثيرات الدوران في الاعتبار. ال معادلات الحركة للدوران يمكن كتابتها على النحو التالي:

هنا Θ ij هي زاوية الدوران النسبي (إنها معلمة تبديل مثل h ij للترجمة) ، q ij هي المسافة من مركز التشغيل الآلي أنا للاتصال بنقطة التشغيل الآلي ي (ذراع اللحظة) ، τ ij هو التفاعل العرضي للزوج ، S (ij ، ik) هو معامل معين مرتبط بنقل المعلمة Θ من زوج إلى آخر (يشبه C ( ij، ik) من معادلة الترجمة).

تتشابه هذه المعادلات تمامًا مع معادلات الحركة لمنهج الجسيمات المتعددة.

ترجمة الزوج الآلي معلمة التشوه بلا أبعاد لترجمة ملف اي جاي يمكن تقديم زوج آلي على النحو التالي:

ε i j = h i j r 0 i j = (q i j + q j i) - (d i + d j) / 2 (d i + d j) / 2 = <> أكثر من r_ <0> ^> = <يسار (q ^+ ف ^ يمين) - يسار (د ^+ د ^ right) < big /> 2 over left (d ^+ د ^ right) < big /> 2 >>

أين Δt خطوة زمنية، الخامسن اي جاي - السرعة النسبية.

يمكن حساب دوران الزوج الآلي عن طريق القياس مع علاقات الترجمة الأخيرة.

ال ε ij يتم استخدام المعلمة كمقياس لتشوه الإنسان الآلي أنا تحت تفاعلها مع الإنسان الآلي ي. أين ف ij - مسافة من مركز الإنسان الآلي أنا إلى نقطة الاتصال الخاصة به مع التشغيل الآلي ي R i = d i / 2 (د ط - هو حجم الإنسان الآلي أنا).

كمثال تعتبر عينة التيتانيوم تحت التحميل الدوري (التوتر - الضغط). يظهر مخطط التحميل في الشكل التالي:

مخطط التحميل رسم تخطيطي للتحميل
(علامات حمراء هي البيانات التجريبية)

نظرًا لإمكانية تنقل كل جهاز آلي ، تسمح طريقة MCA بمراعاة مثل هذه الإجراءات مباشرةً:

  • خلط شامل
  • آثار الاختراق
  • تفاعلات كيميائية
  • تشوه مكثف
  • تحولات المرحلة
  • تراكم الأضرار
  • تجزئة وكسر
  • جيل الشقوق والتنمية

باستخدام ظروف حدودية من أنواع مختلفة (ثابت ، مرن ، مرن لزج ، إلخ) من الممكن تقليد الخصائص المختلفة للوسط المحيط ، الذي يحتوي على النظام المحاكى. من الممكن نمذجة أنماط مختلفة من التحميل الميكانيكي (التوتر ، والضغط ، وإجهاد القص ، وما إلى ذلك) من خلال إعداد شروط إضافية عند الحدود.


خلية مستقلة

الأتمتة الخلوية عبارة عن عمليات محاكاة على شبكة خطية أو مربعة أو مكعبة حيث يمكن أن تكون كل خلية في حالة واحدة ، غالبًا ما تكون في وضع التشغيل والإيقاف فقط ، وحيث تعمل كل خلية بمفردها ، مع أخذ حالات جيرانها كمدخلات وإظهار الدولة كإخراج.

أحد أبسط الأمثلة على ذلك هو جهاز خلوي أحادي البعد يكون لكل خلية فيه حالتان ، ON و OFF ، والتي يتم تمثيلها بالأبيض والأسود ، وحيث يتم تشغيل كل خلية إذا كان أحد جيرانها على الأقل في الدولة ON. عند البدء من خلية واحدة ، يؤدي هذا ببساطة إلى إنشاء خط أسود متسع. عندما يتم عرض الطبقات كلها مرة واحدة ، يمكنك أن ترى أنها تصنع شكلاً هرميًا.

على سبيل المثال ، في الشكل أعلاه ، يتم إنشاء السطر الثاني من تنفيذ القاعدة لجميع الخلايا في السطر الأول ، والسطر الثالث من السطر الثاني ، وهكذا. يمكن إنشاء أرقام أكثر تعقيدًا من قواعد مختلفة ، مثل الجهاز الخلوي الذي تتغير فيه الخلية إلى ON إذا كانت الخلية الموجودة بها & # 8217s أعلى اليسار أو أعلى اليمين قيد التشغيل ، ولكن ليس إذا كان كلاهما قيد التشغيل. يؤدي هذا إلى إنشاء مثلث Sierpinski عند البدء من خلية واحدة:

طور ستيفن ولفرام نظام ترقيم لجميع الأوتوماتيكية الخلوية التي تعتمد فقط على نفسها ، وعلى جارها الأيسر ، وجارتها اليمنى ، وغالبًا ما يطلق عليها الأوتوماتا الخلوية الأولية ، والتي تبدو مثل هذا بالنسبة لـ Sierpinski Triangle automata (القاعدة 18) :

يحتوي هذا الرمز على جميع حالات التشغيل والإيقاف الممكنة لثلاث خلايا في الأعلى ، والتأثير الذي ينشئه على الخلية الموجودة أسفلها في الأسفل. باستخدام هذا النظام ، يمكننا أن نجد أن هناك 256 آلية خلوية أولية مختلفة. يمكننا أيضًا بسهولة إنشاء رقم لكل إنسان عن طريق تحويل حالتي ON و OFF في الأسفل إلى 1s و 0s ، ثم دمجهما لعمل رقم ثنائي (00010010 في مثال Sierpinski Triangle). ثم نقوم بتحويل النظام الثنائي إلى رقم عشري ، وبالتالي نحصل على رقم القاعدة. (128 * 0 + 64 * 0 + 32 * 0 + 16 * 1 + 8 * 0 + 4 * 0 + 2 * 1 + 1 * 0 = 18 للمثال). يمكننا أيضًا القيام بالعكس للحصول على آلية خلوية من رقم. باستخدام هذه الطريقة ، يمكننا إنشاء صور لجميع الأوتوماتا الخلوية الأولية البالغ عددها 255:

بعضها مثير للاهتمام إلى حد ما ، مثل القاعدة 30 والقاعدة 110:

في حين أن بعضها ممل إلى حد ما ، مثل القاعدة 0 ، وهي بيضاء فقط ، أو القاعدة 14 ، وهي عبارة عن خط قطري واحد.

هناك العديد من الاختلافات في هذا النوع الأساسي من البيانات التلقائية الخلوية ، مثل امتداد الكود حيث يتم أيضًا تضمين أقرب الجيران التاليين. ينتج عن هذا 4294967296 آليًا خلويًا مختلفًا ، يبدو أن عددًا قليلاً منها يخلق أنماطًا ثلاثية الأبعاد تقريبًا مثل الأوتوماتا الخلوية ثلاثية الأبعاد رباعية السطوح (القاعدة 3283936144) والتي تظهر على ما يبدو أشكالًا معينة من رباعي السطوح تخرج من مستوى.

هناك أيضًا أتمتة خلوية شاملة ، يتم إنشاؤها عن طريق تأسيس الخلية التالية بطريقة ما على متوسط ​​الخلايا العلوية اليسرى والوسطى والعليا اليمنى فوقها. يمكن أن تحتوي هذه على أكثر من حالتين ، وفي بعض الأحيان تنتج أنماطًا غريبة المظهر ، مثل القاعدة 1599 ، وهي آلية خلوية ثلاثية الحالات:

بالإضافة إلى كل هذه الأشياء ، هناك أوتوماتيات خلوية ذات قيمة مستمرة ، والتي ، بدلاً من وجود خلايا يمكن أن تكون في حالات معينة فقط ، تحتوي الخلايا على قيم حقيقية للأرقام. بعد ذلك ، في كل خطوة يتم تطبيق وظيفة على الخلية التي سيتم تغييرها بالإضافة إلى جيرانها & # 8217. وخير مثال على ذلك هو الجهاز الخلوي الحراري ، حيث تكون الوظيفة ((الجار الأيسر + الخلية القديمة + الجار الأيمن) / 3 + رقم بين 0 و 1) تعديل 1). ينتج تأثير & # 8220boiling & # 8221 ، والذي يشبه قدرًا من الماء يغلي ببطء في الفرن.

هناك أطنان أخرى من الآلات الخلوية أحادية البعد ملأها ستيفن ولفرام معظم الكتاب (1200 صفحة). ومع ذلك ، لا يوجد سوى 4 فئات فقط من الأجهزة الخلوية. النوع الأول هو الأكثر مملًا حيث تتطور الأوتوماتا الخلوية إلى حالة واحدة موحدة. مثال على ذلك هو القاعدة 254 الأوتوماتية الخلوية الأولية (المثال الأول) ، والتي تطورت في النهاية إلى اللون الأسود بالكامل. النوع الثاني ، التكرار ، أكثر إثارة للاهتمام ، لأنه لا يتطور إلى حالة واحدة بل هو متكرر بدلاً من ذلك. يمكن أن يشمل ذلك سطرًا واحدًا ، أو تذبذبًا بسيطًا ، أو سلوكًا شبيهًا بالفركتلات ، ومثال على ذلك هو القاعدة 18. النوع الثالث هو ببساطة سلوك فوضوي تمامًا - ليس مثيرًا للاهتمام للغاية ، ولكنه بالتأكيد أكثر من السلوكين السابقين - كما في القاعدة 30. النوع الأخير ، النوع 4 ، هو المكان الذي يوجد فيه العديد من الهياكل الفردية التي تتفاعل ، أحيانًا تمر من خلالها ، وفي أحيان أخرى تتفجر. مثال على ذلك هو القاعدة 110. ربما يكون هذا النوع هو الأكثر إثارة للاهتمام للمشاهدة ، حيث أن النتيجة النهائية غير معروفة.

تغطي هذه الأنواع الأربعة تقريبًا أي آلية خلوية ، باستثناء الأنواع التي تبدو في منتصف الطريق بين الأنواع.

يمكننا بسهولة تجاوز البعد الواحد ودراسة الأوتوماتا الخلوية ثنائية الأبعاد. من المحتمل أن أشهرها هي لعبة Conway & # 8217s Game of Life ، التي اخترعها جون كونواي في عام 1970. وفيها ، يبدو أن مجموعات الخلايا تنمو ، ثم تنهار عندما تتحرك & # 8220 gliders & # 8221 عبر الشاشة. إنه يستخدم 4 قواعد فقط ، ويقع بسهولة في فئة الأجهزة الخلوية من الفئة 4.

1. تموت أي خلية حية بها أقل من جيران. (مجاعة)

2. تموت أي خلية حية بها أكثر من 3 جيران. (اكتظاظ)

3. أي خلية حية بها 2 أو 3 جيران تبقى على قيد الحياة.

4. أي زنزانة ميتة بها ثلاثة جيران أحياء تصبح على قيد الحياة (عند الولادة)

هنا ، يتم تعريف جوار الخلية على أنه الخلايا الثمانية التي تحيط بها.

عندما تم عرض لعبة الحياة لأول مرة ، ذهب الكثير من الناس إلى برامج الكتابة المجنونة لمحاكاتها على أجهزة الكمبيوتر ، ومن المفترض أن آلاف الساعات من وقت الكمبيوتر كانت & # 8220wasted & # 8221 تحاكي هذه الأنماط. حتى أن أحد العاملين في إحدى الشركات قام بتثبيت زر & # 8220Boss & # 8221 لتبديل الشاشة من Life إلى أي شيء كان من المفترض أن يعمل عليه عندما كان رئيسه يمر بجانبه! عرض كونواي جائزة قدرها 50 دولارًا لمن يجد نمطًا يتوسع بلا حدود. قد يكون هذا نوعًا من مسدس الطائرات الشراعية ، الذي يطلق الطائرات الشراعية ، أو البخاخ ، الذي يترك أثرًا من الحطام ، أو مركبة فضائية تتوسع في جميع الاتجاهات. طالب بيل جوسبر بالجائزة عندما اكتشف بندقية جوسبر الشراعية.

منذ ذلك الحين ، تم اكتشاف الكثير من الأنماط الجديدة في لعبة الحياة ، مثل قطار البخاخ ، عداد سداسي عشري ، مولد كسوري ، وحتى & # 8220 كمبيوتر & # 8221 الذي سيفعل عمليا أي شيء مبرمج للقيام به.

أجزاء من كمبيوتر الحياة

هناك العديد من الأوتوماتا الخلوية ثنائية الأبعاد الأخرى ، والتي يمكن كتابتها بتدوين معين يخبرنا بأرقام الجوار التي تتحول الخلية الميتة على قيد الحياة إليها ، ولأي أرقام الجوار تبقى الخلية الحية على قيد الحياة. على سبيل المثال ، يمكن كتابة Conway & # 8217s Game of Life كـ B3 / S23. يمكن كتابة العديد من الأجهزة الخلوية الأخرى باستخدام هذا الترميز. بعض من أكثر الأشياء إثارة للاهتمام هي Fredkin & # 8217s automaton (B1357 / S02468) ، والتي تكرر أي نمط بدء. هذا هو كل ما يفعله ، بلا استثناءات ، لذلك لا توجد إمكانية لعمل أي شيء مثل الأفعى فيه. آخر مثير للاهتمام هو & # 8220Maze & # 8221 قاعدة (B3 / S12345) ، والتي تنتج أنماطًا تشبه المتاهة. يؤدي تغيير القاعدة إلى B37 / S12345 إلى إنشاء نقاط تتحرك خلال الشكل. واحدة من أكثر هذه الأشياء إثارة للاهتمام ، على الرغم من ذلك ، هي 2 & # 2152 Life (B36 / S125) ، وهي قاعدة تشبه Life في طبيعتها ولكن لها أنماط مختلفة كثيرًا. الطائرات الشراعية نادرة أيضًا ، على الرغم من وجود الكثير من المذبذبات المثيرة للاهتمام. في مثل هذه القواعد ، مثل Day & amp Night (B3678 / S3478) ، لا فرق تقريبًا فيما إذا كانت الألوان معكوسة. يوجد أيضًا في النهار والليل ، في نهاية الأنماط ، الكثير من مؤشرات التذبذب.

بطبيعة الحال ، يمكنك تمديد هذا النموذج للسماح بعدة حالات. Brian & # 8217s Brain (/ 2/3) هو مثال على ذلك ، حيث توجد ثلاث حالات ، والتي تكون فيها الطائرات الشراعية وبنادق الطائرات الشراعية شائعة جدًا. في الواقع ، لا تزال الحياة غير موجودة تقريبًا! يعني التدوين أعلاه أن الخلية في الحالة 1 (وفي الحالة 1 فقط) تظل حية إذا كان لديها جيران (فارغين) ، وأن الخلية الميتة تصبح خلية حالة 1 إذا كان بها جيران ، وأن هناك 3 حالات (0 ، 1،2).

هناك العديد من التعديلات على هذه القاعدة ، أحدها يتسبب في تكوين هياكل تشبه السقالات ، وحتى واحد يتم دمجه مع Conway & # 8217s Game of Life!

يمكنك بسهولة وضع القواعد الخاصة بك ببساطة عن طريق اختيار الأرقام لوضعها. يبدو أن العديد منها فوضوية ، ولكن يمكنك العثور على القواعد التي تخلق أنماطًا مثيرة للاهتمام إلى حد ما. واحدة جيدة هي حرب النجوم الآلية الخلوية ، 345/2/4 ، والتي تبدأ مثل قاعدة Brian & # 8217s Brain ولكنها سرعان ما تخلق هياكل تطلق الطائرات الشراعية. من الممتع القيام به في هذه القاعدة هو إنشاء & # 8220Train Tracks & # 8221 التي تسمح للمستطيلات 1 & ​​# 2153 بالتحرك حولها في كلا الاتجاهين. بالطبع ، يمكنك أيضًا محاكاة جميع قواعد Life-ish عن طريق تغيير عدد الحالات إلى 2 ، بحيث لا يوجد سوى حالات ON و OFF.

كما لو أن كل هذا لم يكن كافياً ، فهناك & # 8217s حتى تعميم للسابق في العديد من القواعد التعسفية للعديد من الدول بشكل تعسفي ، كجدول قاعدة. في الأساس ، تستند القواعد إلى جدول كبير يخبر الخلية في حالة معينة بالتغيير إلى حالة مختلفة (أو نفس الحالة) إذا كان لديها العديد من الجيران الأحياء. القواعد المختلفة لكل حالة تجعل من السهل جعل الإنسان الآلي الخلوي يفعل بالضبط ما تريده أن يفعله. وخير مثال على هذا النوع من القواعد هو الإنسان الآلي الخلوي Wireworld ، الذي اخترعه Brian Silverman ، حيث تنتقل الإلكترونات عبر الأسلاك لتحاكي الاتصالات في الكمبيوتر. من السهل إنشاء بوابة أحادية الاتجاه ، وبوابة AND ، وساعة ، وبوابة NOT & # 8230 وكل ما تحتاجه تقريبًا لإنشاء جهاز كمبيوتر. في الواقع ، قام مارك أوين بصنع كمبيوتر عالمي يحسب ويعرض الأعداد الأولية!

مذهل عند الجري بالفعل.

قام Rudy Rucker أيضًا بصنع الكثير من الروبوتات الخلوية لجدول القواعد ، واحدة من أكثرها إثارة للاهتمام هي سياراته الخلوية الآلية ، التي تنتج سيارات السباق في عدة أنواع ، وليس عادةً شيئًا تتوقع & # 8217d رؤيته من إنسان خلوي. تصطدم السيارات أيضًا ببعضها البعض ، وفي هذه العملية ، تصنع سيارات غريبة نوعًا ما.

لقد صنعت أيضًا آليًا خلويًا مثيرًا للاهتمام ، والذي يستخدم حالتين فقط ، لكنه لا يزال يُظهر سلوكًا مثيرًا للاهتمام على شبكات مغلفة ، تسمى SkyscraperMakers. في ذلك ، يتم صنع الهياكل الكبيرة بسهولة ، وهناك جهاز نفخ بسيط للغاية يتطلب 6 خلايا فقط. يبدو أيضًا أن الإشارات تنتقل عبر الهياكل ، ولكنها في الغالب تخفض الأبراج فقط.

هناك أيضًا قواعد آلية خلوية حيث تكون خلية واحدة فقط نشطة بالفعل في أي وقت. مثال على ذلك هو الإنسان الخلوي النمل Langton & # 8217s ، حيث يكون للخلية المتحركة قاعدتان:

1. إذا كنت على مربع أبيض ، فاستدير لليمين ، واقلب لون المربع من الأبيض إلى الأسود ، وتحرك للأمام مربعًا واحدًا.

2. إذا كنت على مربع أسود ، استدر لليسار ، واقلب لون المربع من الأسود إلى الأبيض ، وتحرك للأمام مربعًا واحدًا.

على الرغم من أن هذا يبدو بسيطًا للغاية ، عندما يعمل الإنسان الخلوي على شبكة فارغة ، يكون النمط الناتج فوضويًا إلى حد ما. في الواقع ، عليك الانتظار حوالي 11000 خطوة حتى ينتج & # 8220ant & # 8221 & # 8220highway & # 8221 حيث تكرر النملة نفس النمط مرارًا وتكرارًا.

أول 200 خطوة من Langton & # 039s Ant

بطبيعة الحال ، هناك & # 8217s تعميم لحالات متعددة وقواعد مختلفة ، حيث تخبر النملة ببساطة بما يجب أن تفعله عندما تلمس حالة معينة. عادة ما يتم التعبير عنها باستخدام سلسلة من Rs و Ls لإظهار الاتجاه الذي تتخذه النملة عندما تلمس خلية ملونة معينة. على سبيل المثال ، يمكن التعبير عن قاعدة Langton & # 8217s الكلاسيكية باسم RL ، مما يعني أنها تنعطف إلى اليمين عندما تلامس خلية من الحالة 0 (بيضاء) ، وتتحول إلى اليسار عندما تلامس خلية من الحالة 1. وباستخدام هذا التعميم ، هناك هي بعض الأجهزة الخلوية المثيرة للاهتمام إلى حد ما. على سبيل المثال ، LLRR يصنع شكل قلب:

في حين أنها واحدة من القواعد الأطول ، تملأ LRRRRRLLR مساحة حول نفسها في مربع.

بطبيعة الحال ، فإن اللانهاية للأوتوماتا الخلوية أحادية الأبعاد وثنائية الأبعاد لم تكن كافية لبعض الأشخاص ، الذين انتقلوا إلى الأوتوماتا الخلوية ثلاثية الأبعاد. تدوين هذه العناصر يشبه تدوين الحياة العادي (على سبيل المثال ، B (شيء) / S (شيء)) ، باستثناء أن الأرقام تنتقل من 0 إلى 26 بدلاً من 0 إلى 8. هناك بعض النظائر المثيرة للاهتمام للأوتوماتا الخلوية ثنائية الأبعاد ، مثل Brian & # 8217s Brain ، التي تم اكتشافها (B4 / S):

بالإضافة إلى بعض القواعد الجديدة ، مثل قاعدة & # 8220Clouds & # 8221 (B13،14،17،18،19 / S13،14،15،16،17،18،19،20،21،22،23،24 ) حيث تشكل الأنماط العشوائية بسرعة نقاطًا وجسورًا تشبه السحابة بين النقط.تتقلص & # 8220clouds & # 8221 في النهاية ، وأحيانًا إلى لا شيء ولكن في بعض الأحيان تشكل مذبذبات بسيطة إلى حد ما:

حتى أن هناك نسخة من Life in 3D ، إلا أنها تتحول إلى مذبذبات بسيطة بسرعة كبيرة. من المفترض أنه يمكن تشكيل الطائرات الشراعية ، لكني لم أر أيًا منها.

ومع ذلك ، فإن مشكلة الأجهزة الخلوية ثلاثية الأبعاد هي أن شاشات الكمبيوتر ثنائية الأبعاد. عندما تعرض شاشة الكمبيوتر صورة آلية خلوية ثلاثية الأبعاد ، قد تكون الواجهة (التي نراها) باهتة إلى حد ما ، بينما قد يكون الجانب الآخر فوضويًا للغاية ، لكننا لن نعرف الفرق. أيضًا ، قد يكون هناك الكثير من الإجراءات داخل النقطة ، ولكن لا يمكننا رؤية ما يحدث بالداخل.

طريقة مثيرة للاهتمام لإنشاء شكل ثلاثي الأبعاد من الأوتوماتا الخلوية هي ببساطة تكديس جميع مراحل الأوتوماتا الخلوية ثنائية الأبعاد فوق بعضها البعض. هذا يجعل الجهاز الخلوي يبدو مختلفًا تمامًا. تتحول أنماط مثل Gosper Glider Gun في Conway & # 8217s Game of Life إلى برج به كابلات تعليق من جانب واحد ، و Langton & # 8217s Ant إلى ناطحة سحاب تشبه برج Sears ، و Brian & # 8217s Brain لا أريد حتى التفكير فيه . من الممتع إنشاء هذه من الكتل (على وجه التحديد تلك التي يمكن ضمها معًا) ، حيث غالبًا ما تكون النتائج مفاجئة.

تم تخصيص جزء من كتاب Wolfram & # 8217s لتصميم وإيجاد أجهزة خلوية معينة يمكنها القيام بذلك اى شى& # 8211 حساب ما هو 2 + 2 ، ومحاكاة الأوتوماتيكية الخلوية الأخرى - حتى عرض الأحرف - تسمى Universal cellular automata. أبسط هذه الأشياء لإظهار كونها عالمية هي Conway & # 8217s Game of Life ، من خلال إنشاء بوابات AND ، وبوابات OR ، وخلية ذاكرة ، وعاكس 90 درجة ، وبوابة NOT. العديد من هذه القواعد تعتمد على تقريع الطائرات الشراعية معًا لتشكيل نتائج معينة ، والبوابة NOT هي البوابة الصعبة - فهي تحتاج إلى استخدام مسدس شراعي ، أو شيء ما لإرسال طائرات شراعية ، من أجل أن تكون في الواقع بوابة NOT. بمجرد صنع ذلك & # 8217s ، يكون الباقي بسيطًا.

يمكن استخدام طريقة مماثلة لإظهار أن WireWorld عالمي - من خلال صنع المكونات المنطقية الضرورية ، يمكن بسهولة صنع أجهزة كمبيوتر مختلفة ، مثل آلة حاسبة رئيسية ضخمة من Mark Owen & # 8217s. هناك أيضًا إنشاءات تم إجراؤها عن طريق وضع بوابات منطقية معًا بحيث يمكن إنشاء أوتوماتا خلوية أحادية البعد!

صمم فون نيومان أيضًا آليًا خلويًا ثنائي الأبعاد ، والغرض الوحيد منه هو إظهار أن أجهزة الكمبيوتر كانت ممكنة في الأجهزة الخلوية. القواعد معقدة للغاية ، وتعمل في الغالب على إشارات تمر عبر الأسلاك وخلايا الكتابة ، ولدى الإنسان الخلوي 29 حالة هائلة. النسخ المتماثلة ممكنة ، لكنها تستخدم & # 8220tapes & # 8221 العملاقة لتخزين كيفية بناء الهيكل.

الآن هنا & # 8217s الجزء المذهل: حتى الأوتوماتا الخلوية أحادية البعد يمكن أن تكون عالمية. على وجه الخصوص ، أظهر Wolfram جهازًا خلويًا جارًا قريبًا من 19 دولة ، والذي ، في ظل الإعداد الصحيح ، سيحاكي أي آلية خلوية أخرى أحادية البعد على أساس ضخم (20 خلية لكل خلية). فيما يلي بعض الأمثلة على محاكاة الأجهزة الخلوية:

القاعدة 90 والقاعدة 30 ، تمت مضاهاتها

على وجه الخصوص ، على الرغم من صعوبة رؤيته ، فإن الجهاز الخلوي المكون من 19 حالة يحاكي القاعدة 90 والقاعدة 30 على التوالي.

الأمر الأكثر إثارة للدهشة هو أنه على الرغم من أنه ليس من السهل إثبات ذلك ، فإن القاعدة 110 هي آلية خلوية عالمية. تم ذلك من خلال إظهار كيف يمكنه محاكاة فئة أخرى من الخلايا الخلوية ذات البعد الواحد ، ونظام العلامات الدورية ، والعمل من هناك. في النهاية ، أظهر Wolfram أنه يحاكي الأوتوماتا الخلوية الأولية الأخرى ، والحوسبة ، وحتى محاكاة آلات Turing.

يوجد عدد كبير جدًا من برامج التشغيل الآلي الخلوية (تم سرد العديد منها في http://cafaq.com/soft/index.php) ، لذلك أقوم ببساطة بإدراج بعض أفضل البرامج التي وجدتها.

أحد برامجي المفضلة هو Mirek & # 8217s Cellebration (MCell) ، الذي صممه Mirek Wojtowicz ، والذي يحتوي على الكثير من قواعد التشغيل الآلي الخلوي (200+) ، وحتى المزيد من أنماط التشغيل الآلي الخلوية. يحتوي على قاعدة بيانات كبيرة لنمط الحياة ، كما يسمح لك بوضع القواعد الخاصة بك وحفظها بسهولة. ربما تكون المشاكل الوحيدة في هذا الأمر هي أن سرعة الآلة قد تختلف اعتمادًا على عدد خلايا الحياة على اللوحة ، وأن البرنامج لم يعد مطورًا. ومع ذلك ، يمكنك إضافة ملحقات صغيرة وحتى تغيير الكود المصدري لإصدار Java عبر الإنترنت. يمكنك إما تنزيله هنا ، أو الاطلاع على تطبيق Java.

برنامج آخر لمحاكاة الأتمتة الخلوية هو Five Cellular Automata ، الذي يحاكي بالضبط 5 أنواع من الأوتوماتا الخلوية: تعميم صغير للحياة ، باستخدام 4 معلمات وحالات q تفاعل Belousov-Zhabotinsky ، باعتباره آليًا خلويًا آليًا خلويًا به كتل من الألوان حاول أن تلتقي مع بعضكما البعض ، واستلم أخيرًا على السبورة آلية خلوية احتمالية تندلع فيها & # 8220viruses & # 8221 بين السكان ، وتقتل الجميع ، وتموت في النهاية مع نمو السكان ، وأخيرًا ، نموذج DLA. يحاكي البرنامج جميع العناصر الخمسة بشكل جيد إلى حد ما ، ولكنه لا يقوم إلا بهذه الخمسة ، ولا توجد ميزات تحرير يدوية. هذا يجعل البرنامج جيدًا للمشاهدة ، ولكنه غير مفيد لأي تجربة. يمكنك تنزيله من موقع Hermetic Systems.

أفضل ما يتم تطويره هو Golly ، وهو برنامج آلي خلوي يحتوي على أكوان لا نهائية ، ويستخدم خوارزمية Hashlife السريعة لـ Bill Gosper & # 8217s ، ولديه مئات الأنماط ، بما في ذلك عدد قليل من معاجم الحياة ، وحتى قابل للنصوص (مع أمثلة !) في كل من بايثون وبيرل. ويقرأ عمليا كل ملف CA تم إنشاؤه على الإطلاق. المشكلة الوحيدة هي أن القواعد الجديدة تمامًا ، مثل إنشاء جهاز خلوي لجدول القواعد ، ليست سهلة للغاية ما لم تكن & # 8217s آلية خلوية تشبه الحياة (B شيء / S شيء). يمكنك تنزيله من صفحة المشروع & # 8217s Sourceforge.

أخيرًا ، هناك & # 8217s CAPOW بواسطة Rudy Rucker ، وهو برنامج لتوليد أتمتة خلوية ذات قيمة مستمرة. وهو يدعم قواعد 1D و 2 D ، بالإضافة إلى عدد من الأوتوماتا الخلوية ذات القيمة المنفصلة. كما أن لديها وضعًا يتم فيه انبثاق الأوتوماتا الخلوية ثنائية الأبعاد ، بناءً على حالة الخلية ، في شبكة ثلاثية الأبعاد. إنه يحتوي على عدد كبير جدًا من الأوتوماتا الخلوية ، ويمكنه تكوين أجهزة جديدة ، ويتضمن شاشة توقف تعرض العديد من الرسوم المتحركة التلقائية الخلوية. الجزء السيئ الوحيد هو أنه من المربك بعض الشيء وضع قواعد مختلفة أو إنشاء فئات CA جديدة. يمكنك تنزيله من موقع Rudy Rucker & # 8217s.

هناك الكثير من الأوتوماتا الخلوية التي لم تتم دراستها ، لذا لا يزال مجال Cellular Automata مجالًا مثيرًا للاهتمام لاستكشافه وإيجاد قواعد جديدة ومثيرة للاهتمام.


نتائج مبهرة.
هل لديك تفسير بديهي لماذا يميل هذا البناء المعين للأوتوماتا الخلوية إلى إنتاج انعكاسات بتفاعلات مستقرة؟

يبدو أن السوليتونات المستقرة تميل إلى التكون في كثير من الأحيان إلى حد ما عندما يكون هناك & # 8217s وظيفة نمو قوية (واسعة النطاق) قادمة من حي صغير ، بالتزامن مع حي أكبر (غالبًا حلقة ، بدلاً من دائرة صلبة) التي توفر وظيفة الموت لـ قيم النطاق & # 8216lower & # 8217

رائع جدا. لذلك أفهم: إذا تم استيفاء شروط متعددة & # 8220if & # 8221 (للأحياء المتعددة) ، فهل يعتبر آخر واحد مدرج في برنامجك مهمًا؟ وماذا لو لم يتم استيفاء أي شروط & # 8211 على سبيل المثال في المثال الأول متعدد الجوار ، إذا كان كل من avg [0] و avg [1] كلاهما 0.3 ، وهي قيمة تفتقد جميع الشروط المذكورة؟

بالنسبة لـ MNCA التي تستخدم التحديثات التي تحدد قيمة الإخراج (مثل الطرز المنفصلة) ، فإن التحديث الأخير الذي يؤثر على البكسل يحل محل أي تحديثات سابقة ، ويتم استخدام هذه القيمة كإخراج.

بالنسبة لـ MNCA المستمر حيث يتم استخدام تحديثات الزيادة / الإنقاص ، يتم استخدام مجموع التغييرات الإجمالية لجميع التحديثات كإخراج.

قبل تطبيق أي تحديثات ، يتم تعيين قيمة الإخراج على قيمة & # 8216reference & # 8217 لهذا البكسل. إذا لم تؤثر التحديثات على هذا البكسل ، فستنتقل هذه القيمة & # 8216default & # 8217 إلى الإخراج.

شكرا على المنشور المثير للاهتمام. هل يمكنك تقديم الخوارزمية المقابلة لأول فيديو يوضح المقال؟ يعتبر

أَكِيدْ! & # 8217ll أعمل على فك ترميز PatternConfigData الليلة. سيستغرق الأمر & # 8217 بعض الوقت ، حيث كان ذلك & # 8216Evolved & # 8217 نمطًا ، والذي لا أملك طريقة تحويل سهلة إلى الرموز الموجودة في منشور المدونة.

تحديث: أضفت & # 8217ve تنفيذ لعبة shadertoy لها تحت الفيديو

كيف تختار الحالة الأولية؟

& # 8217s حالة عشوائية ، مصنفة بوظيفة كتبتها لفترة من الوقت تخلق ضوضاء & # 8216 متكتلة & # 8217. إنه & # 8217s هو نفسه المستخدم في أمثلة لعبة shadertoy.


خلية مستقلة

الأوتوماتا الخلوية هي فئة من الأنظمة الرياضية المنفصلة مكانياً وزمانياً والتي تتميز بالتفاعل المحلي والتطور الديناميكي المتزامن. قدمها عالم الرياضيات جون فون نيومان في الخمسينيات كنماذج بسيطة للتكاثر الذاتي البيولوجي ، وهي نماذج أولية للأنظمة والعمليات المعقدة التي تتكون من عدد كبير من المكونات البسيطة والمتجانسة والمتفاعلة محليًا. كانت الأوتوماتا الخلوية محط اهتمام كبير على مر السنين بسبب قدرتها على توليد طيف غني من أنماط السلوك المعقدة للغاية من مجموعات من القواعد الأساسية البسيطة نسبيًا. علاوة على ذلك ، يبدو أنها تلتقط العديد من السمات الأساسية للسلوك التعاوني التنظيم الذاتي المعقد الذي لوحظ في الأنظمة الحقيقية.

يقدم هذا الكتاب ملخصًا للخصائص الأساسية للأوتوماتا الخلوية ، ويستكشف بعمق العديد من مجالات البحث المهمة المتعلقة بالآلات الخلوية ، بما في ذلك الحياة الاصطناعية ، والفوضى ، والظهور ، والفركتلات ، والديناميات غير الخطية ، والتنظيم الذاتي. كما يقدم مراجعة واسعة لاقتراح المضاربة بأن الأوتوماتا الخلوية قد تثبت في النهاية أنها بوادر نظرية لفيزياء منفصلة قائمة على المعلومات. تم تصميم الكتاب ليكون متاحًا على مستوى المبتدئين / الكبار وما فوق ، وسيكون الكتاب موضع اهتمام جميع الطلاب والباحثين والمهنيين الراغبين في التعرف على النظام والفوضى وظهور التعقيد. يحتوي على ببليوغرافيا شاملة ويوفر قائمة بمصادر التشغيل الآلي الخلوية المتاحة على شبكة الويب العالمية.


شاهد الفيديو: : Introduction to Chrome Extensions - Programming with Text (ديسمبر 2021).