A 2-Dimensional Cellular Automaton for Agents Moving from Origins to Destinations
元胞自动机简介
元胞⾃动机简介摘要:1. 阐述了元胞⾃动机的发展历程、结构、特征及基本理论与⽅珐;2. 指出元胞⾃动机理论的优势与不⾜,1引⾔复杂科学1. 20世纪80年代,以美国圣塔菲(SantaFe)学派为⾸提出了复杂科学,⼀经提出,在世界范围内引起了⼴泛的关注。
⽬前,关于复杂性和复杂系统的科学研究占据着越来越重要的位置,以⾄于被有些科学家誉为“21世纪的科学”。
2. 1985年,耗散结构理论的创始⼈,诺贝尔化学奖获得者I.Prigogine提出了社会经济复杂系统中的⾃组织问题。
1988年,诺贝尔物理学奖获得者P.Anderson和诺贝尔经济学奖获得者K.J.Arow通过组织专题讨论会,提出了经济管理可以看作是⼀个演化着的复杂系统。
此后,随着研究的不断深⼊,复杂系统中所涉及的⾮线性、⾮平衡、突变、混沌、分形、⾃组织等理论在经济管理领域有了越来越⼴泛的应⽤。
元胞⾃动机1. 在复杂性和复杂系统的研究过程中,国内外学者提出了许多探索复杂性的⽅法及⼯具,其中,元胞⾃动机(cellularautomaton,CA)以其组成单元的简单规则性,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性等特点⽽备受关注,成为探索复杂系统的⼀种有效⼯具。
2元胞⾃动机的基本理论及⽅法2.1元胞⾃动机的发展1. 20世纪50年代初,现代计算机的创始⼈冯·诺依曼(vonNeuman)为模拟⽣物发育中细胞的⾃我复制⽽提出了元胞⾃动机的雏形。
但在当时这项⼯作并未引起⼴泛的关注与重视。
2. 1970年,剑桥⼤学的J.H.Conway设计了⼀种计算机游戏———“⽣命的游戏”。
它是具有产⽣动态图案和动态结构能⼒的元胞⾃动机模型,吸引了众多科学家的兴趣,推动了元胞⾃动机研究的迅速发展。
3. 之后,S.Wolfram对初等元胞⾃动机的256种规则产⽣的所有模型进⾏了详细⽽深⼊的研究。
他还⽤熵来描述其演化⾏为,把元胞⾃动机分为:平稳型、周期型、混沌型、复杂型四类。
用Cellular Automaton方法模拟压铸镁合金AM50的微观组织
Ke r s: AM5 a n su y wo d 0 m g e im aly de c sig l i a t ;m irs r cu e sm uain o n c o tu t r i lt ;Cellr Auo ao o l a tm tn u me h d g ansz to ; r i ie
维普资讯
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用C l lr uo tn el a tmao 方法模拟 u A 压铸镁合金A O M5 的微观组织
付振 南 ,许 庆彦 ,熊 守美 ,郭 志鹏
AM5 a n su aly wa ac lt d u ig t e iv r e h a r n f rme h d Th ir s rc ue 0 m g e im l s c luae sn h n e s e t a s e to . e m co tu t r o t o h U f c s a ie e ts e s o h i a t g wa i uae 。T e m irs r cu e o h i ft e S r e tdf r n t p ft e de c si s sm lt d h c o tu t r fte de a f n
FU Zh n n n XU Q ig y n XI e . a , n . a , ONG o - iGUO i e g Sh u me , Zh. n p
(sn h aT Y T i u — o oR&DC ne o Ma n su a d Imiu g e tr f g e im n A u n mAly P o e s g e h oo yD p r n l s rc s i T c n lg e at o n me t
CASS方格网法土方计算
CASS方格网法土方计算
CASS方格网法(Cellular Automaton Surface Substitution model)是一种二维土方计算方法,适用于土方工程中的体积计算、
边坡挖方和填方、挖渠填河等。
该方法将整个计算区域划分为若干
个相等的小单元(也称方格或单元),每个小单元的高度与整个计
算区域内的高度差不超过一个预设的值。
具体计算步骤如下:
1. 将整个计算区域划分为若干个相等的小单元,每个小单元的
高度与整个计算区域内的高度差不超过一个预设的值,一般取为
0.5~1米。
2. 确定小单元的高程,首先从采样点(如现场采点、地图测高等)获取到整个计算区域内的高程数据,在边缘处进行插值,得到
整个计算区域的高度分布。
然后对于每个小单元,随机选取一点作
为该小单元的高度,其高程为该小单元中心点高程加上一个随机值,随机值可取为-0.5~0.5米之间的任意值。
3. 进行填挖计算,根据现场实际情况,确定各种填挖方案,通
过抠洞、堆土等操作,修改小单元的高程值,使得所有小单元内的
总体积达到填方量或挖方量。
4. 进行后续处理,对于填方区域,可进行夯实、压实等操作,
对于挖方区域,可进行路基铺设、防护措施等操作,使其达到要求
的工程标准。
CASS方格网法具有计算简单、结果可视、运算速度快等优点。
但该方法有一定的局限性,对于较为复杂的土方工程(如复杂地形、地下管线、土质差异等)可能无法满足实际计算要求,需要结合其
他方法进行综合分析。
元胞自动机在金属材料研究中的应用
元胞自动机在金属材料研究中的应用1. 介绍在金属材料研究领域,元胞自动机(Cellular Automaton,CA)是一种重要的建模和仿真方法。
它通过将材料系统分成一系列离散的元胞,并定义了这些元胞之间的相互作用规则,从而模拟材料行为和演化的过程。
元胞自动机在金属材料的结构、性能以及材料制备等方面都有着广泛的应用和研究。
2. 结构建模元胞自动机可以对金属材料的结构进行建模。
通过将金属材料划分为一系列离散的元胞,每个元胞代表一个微观结构单元,可以是晶格点、原子或者分子等。
然后定义元胞之间的相互作用规则,例如晶格点之间的相互作用、原子与原子之间的键合等。
这样可以模拟材料在不同温度、应力等条件下的结构演化过程,进而研究材料的晶体生长、相变以及缺陷等行为。
2.1 晶体生长元胞自动机可以模拟金属材料的晶体生长过程。
通过定义晶格点之间的相互作用规则,可以模拟晶体在一定温度和物理条件下的生长过程。
例如,在固态金属材料中,晶体的生长是通过晶格点之间的扩散、结晶等过程实现的。
元胞自动机可以模拟晶体生长的动力学行为,研究晶体生长的速度、形貌以及晶界等特征。
2.2 相变元胞自动机也可以模拟金属材料的相变行为。
相变是金属材料中晶体结构发生变化的过程,例如熔化、凝固、固相变等。
通过设定相应的相变规则,元胞自动机可以模拟不同条件下金属材料的相变过程。
例如,在凝固过程中,通过设定固态晶体的生长速率、晶格定向等参数,可以模拟材料的凝固行为,研究凝固过程中的组织演化和相变行为。
3. 性能预测除了对金属材料的结构进行建模外,元胞自动机还可以用于预测材料的性能。
通过将材料的微观结构与性能的关系建立起来,元胞自动机可以模拟材料的力学性能、热学性能以及电学性能等。
3.1 力学性能元胞自动机可以模拟金属材料在力学加载下的行为。
通过设定元胞之间的相互作用规则和外界加载条件,可以模拟金属材料在拉伸、压缩等力学加载下的应力应变响应,预测材料的力学性能,例如杨氏模量、屈服强度以及断裂行为。
Random walk theory of jamming in a cellular automaton model for traffic flow
Physik FB 10, Gerhard-Mercator-Universit¨ at Duisburg, D-47048 Duisburg, Germany, email: barlovic, schreck@uni-duisburg.de
f¨ ur Theoretische Physik, Universit¨ at zu K¨ oln, D-50937 K¨ oln, Germany, email: as@thp.uni-koeln.de
1
Introduction
One of the most interesting phenomena of traffic flow is the appearance of traffic jams. Two classes of jams can be distinguished: Those induced by external influences, e.g., bottlenecks, lane reductions or intersections [1,2], and spontaneous jams, sometimes called phantom jams, caused by velocity fluctuations. The latter effect was first shown by Treiterer [3] who examined a series of aerial photographs of a highway. Further measurements on real traffic by Kerner and coworkers [4] have revealed the existence of phase separated jammed states and homogeneous metastable states with a very high throughput. Experimentally they observed several characteristic features of wide jams. Wide jams are compact stable structures which are clearly separated from moving vehicles. The outflow of a jam is reduced remarkably compared to the maximal flow in homogeneous traffic. The upstream velocity of the jam front is approximately constant about 15 km/h, independent of the road conditions. These
元胞自动机(CellularAutomata),简称CA,也有人译为细胞
元胞自动机(Cellular Automata),简称CA,也有人译为细胞自动机、点格自动机、分子自动机或单元自动机)。
是一时间和空间都离散的动力系统。
散布在规则格网 (Lattice Grid)中的每一元胞(Cell)取有限的离散状态,遵循同样的作用规则,依据确定的局部规则作同步更新。
大量元胞通过简单的相互作用而构成动态系统的演化。
不同于一般的动力学模型,元胞自动机不是由严格定义的物理方程或函数确定,而是用一系列模型构造的规则构成。
凡是满足这些规则的模型都可以算作是元胞自动机模型。
因此,元胞自动机是一类模型的总称,或者说是一个方法框架。
其特点是时间、空间、状态都离散,每个变量只取有限多个状态,且其状态改变的规则在时间和空间上都是局部的。
元胞自动机的构建没有固定的数学公式,构成方式繁杂,变种很多,行为复杂。
故其分类难度也较大,自元胞自动机产生以来,对于元胞自动机分类的研究就是元胞自动机的一个重要的研究课题和核心理论,在基于不同的出发点,元胞自动机可有多种分类,其中,最具影响力的当属S. Wolfram在80年代初做的基于动力学行为的元胞自动机分类,而基于维数的元胞自动机分类也是最简单和最常用的划分。
除此之外,在1990年, Howard A.Gutowitz提出了基于元胞自动机行为的马尔科夫概率量测的层次化、参量化的分类体系(Gutowitz, H.A. ,1990)。
下面就上述的前两种分类作进一步的介绍。
同时就几种特殊类型的元胞自动机进行介绍和探讨S. Wolfrarm在详细分忻研究了一维元胞自动机的演化行为,并在大量的计算机实验的基础上,将所有元胞自动机的动力学行为归纳为四大类 (Wolfram. S.,1986):(1)平稳型:自任何初始状态开始,经过一定时间运行后,元胞空间趋于一个空间平稳的构形,这里空间平稳即指每一个元胞处于固定状态。
不随时间变化而变化。
(2)周期型:经过一定时间运行后,元胞空间趋于一系列简单的固定结构(Stable Paterns)或周期结构(Perlodical Patterns)。
有第二相粒子阻碍的晶粒粗化元胞自动机模拟
有第二相粒子阻碍的晶粒粗化元胞自动机模拟范昌胜;郭强;刘泽照【摘要】采用元胞自动机算法模拟晶粒粗化过程中第二相粒子的阻碍现象.通过CA法,在考虑第二相粒子阻碍的晶粒粗化过程中模拟了其动力学、拓扑学及形态学的演化,并研究了温度及时间对粗化过程的影响.模拟结果显示:考虑第二相粒子,晶粒的粗化动力学指数接近3,而不是2;但是拓扑学特征与理想条件的粗化相同,即晶粒边数为6的晶粒占的比例最大,其次为五边形和七边形,而晶粒边数为3或10的晶粒所占比例很低,约为5%左右;CA法模拟晶粒粗化过程组织形态演化表明,随着保温时间的增加或温度的升高,晶粒平均尺寸在增大.模拟结果与相关文献中的结论相同,表明了本文CA模型的可靠性.【期刊名称】《西华大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2013(032)003【总页数】5页(P23-26,44)【关键词】元胞自动机算法;微观组织演化;晶粒粗化;各向异性【作者】范昌胜;郭强;刘泽照【作者单位】陕西工商职业学院工程管理系,陕西西安710119;西北工业大学理学院应用数学系,陕西西安710068;陕西工商职业学院工程管理系,陕西西安710119【正文语种】中文【中图分类】TG316.3晶粒尺寸是材料微观组织结构的一个重要指标,而材料的微观组织结构对其性能如塑性、韧性、强度、硬度和耐磨性等具有重大的影响[1]。
因此,对微观组织演化过程中晶粒粗化现象的研究在材料科学与工程领域一直占有举足轻重的位置,而且也是今后本领域的研究热点 [2-4]。
到目前为止,研究微观组织演化的常用手段包括实验研究、数值解析方法和微观组织演化的数值模拟法。
实验研究是一种常用的研究手段。
传统实验方法和解析手段尽管研究结果对实际生产起到了一定指导作用,但这种方法的缺点是工作量大,实验误差大[5]。
数值解析方法方法能够精确地描述微观组织的演化过程,而且取得了许多成果,但是计算工作量巨大[6]。
随着计算机技术的高速发展,传统的实验方法或解析手段已经不能满足现代材料科学技术发展的要求。
基于元胞自动机-概述说明以及解释
基于元胞自动机-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述:元胞自动机(Cellular Automaton,CA)是一种模拟分布式系统的计算模型,由数学家约翰·冯·诺伊曼(John von Neumann)和斯坦利斯拉夫·乌拉姆(Stanislaw Ulam)于20世纪40年代末提出。
它被广泛应用于各个领域,如物理学、生物学、社会科学等,并且在计算科学中也具有重要地位。
元胞自动机模型由一系列的离散的、相互联系的简单计算单元组成,这些计算单元分布在一个规则的空间中,每个计算单元被称为细胞。
细胞根据一组规则进行状态转换,通过与其相邻细胞的相互作用来改变自身的状态。
这种相邻细胞之间的相互作用可以通过直接交换信息实现,也可以通过间接地通过规则来实现。
元胞自动机的基本原理是根据细胞的局部状态和相邻细胞的状态来决定细胞下一时刻的状态。
这种局部的状态转换会逐步扩散并影响整个空间,从而产生出复杂的全局行为。
元胞自动机非常适合用于模拟大规模复杂系统中的行为,如群体行为、自组织系统、流体力学等。
元胞自动机的应用领域非常广泛。
在物理学中,它可以用于模拟晶体的生长、相变过程等。
在生物学中,元胞自动机可以模拟细胞的生命周期、生物群体的演化过程等。
在社会科学中,它可以模拟群体行为的形成、传播等。
此外,元胞自动机还被应用于计算科学中,用于解决许多复杂的计算问题,如图像处理、数据挖掘等。
尽管元胞自动机具有许多优势和广泛的应用,但它也存在一些局限性。
首先,由于元胞自动机的状态转换是基于局部规则进行的,因此难以精确地模拟某些复杂系统中的具体行为。
其次,元胞自动机的规模和计算复杂度随着细胞数量的增加而增加,这限制了其在大规模系统中的应用。
此外,元胞自动机模型的抽象性也使得人们难以解释其内部机制及产生的全局行为。
在未来,元胞自动机仍将继续发展。
随着计算能力的提高,我们可以采用更精确的数值方法和更复杂的规则来描述系统的行为。
双向航道船舶交通流元胞自动机模型及仿真
双向航道船舶交通流元胞自动机模型及仿真引言随着全球船舶交通的日益繁忙,保证船舶安全和交通效率成为一个重要的问题。
为了研究船舶在双向航道中的交通流量,我们提出了一种基于元胞自动机的模型,并进行了相应的仿真实验。
本文将介绍我们的模型设计、实验方法以及仿真结果。
背景在双向航道中,船舶交通流动复杂,不同船舶在航道中的行为会对整体交通造成影响。
因此,研究船舶在双向航道中的交通流量对于提高交通效率和安全性具有重要意义。
元胞自动机是一种模拟复杂系统行为的数学工具。
它可以将系统划分为许多离散单元,每个单元都有自己的状态和行为规则。
通过定义单元之间的相互作用规则,可以模拟出整体系统的行为。
在本文中,我们将利用元胞自动机模型来模拟双向航道中的船舶交通流。
方法模型设计我们的元胞自动机模型基于以下假设:1.航道被划分为离散的单元格,每个单元格代表一段长度相等的航道。
2.每个单元格可以容纳一艘船舶。
3.船舶的行为受到速度限制和相邻船舶的影响。
4.船舶可以做出四个动作:保持当前速度、加速、减速、变道。
基于上述假设,我们设计了如下的元胞自动机模型规则:1.每个单元格的初始状态为空,可以随机生成船舶。
2.每个船舶根据相邻船舶的位置和速度来决策自己的行动。
3.船舶在行动后,会更新其所在单元格的状态。
实验方法为了验证我们的模型的有效性,我们设计了一系列实验。
实验过程如下:1.初始化航道状态:设置航道长度和初始船舶数量。
2.按照模型规则,更新航道中每个船舶的状态。
3.重复步骤2,直到达到预设的模拟时间。
4.分析仿真结果。
我们将关注航道的流量、拥挤度等指标。
结果与分析经过多次实验,我们得到了如下的仿真结果:1.航道流量与初始船舶数量呈正相关关系。
随着船舶数量的增加,航道的流量也随之增加。
2.船舶的行为会受到相邻船舶的影响。
当船舶密度较高时,船舶更容易受到限制,无法加速或变道。
3.船舶的变道行为能够减少航道的拥塞程度。
当船舶有机会变道时,航道的拥塞情况会得到改善。
自动化英语专业英语词汇表
自动化英语专业英语词汇表文章摘要:本文介绍了自动化英语专业的一些常用的英语词汇,包括自动化技术、控制理论、系统工程、人工智能、模糊逻辑等方面的专业术语。
本文按照字母顺序,将这些词汇分为26个表格,每个表格包含了以相应字母开头的词汇及其中文释义。
本文旨在帮助自动化专业的学习者和从业者掌握和使用这些专业英语词汇,提高他们的英语水平和专业素养。
A英文中文acceleration transducer加速度传感器acceptance testing验收测试accessibility可及性accumulated error累积误差AC-DC-AC frequency converter交-直-交变频器AC (alternating current) electric drive交流电子传动active attitude stabilization主动姿态稳定actuator驱动器,执行机构adaline线性适应元adaptation layer适应层adaptive telemeter system适应遥测系统adjoint operator伴随算子admissible error容许误差aggregation matrix集结矩阵AHP (analytic hierarchy process)层次分析法amplifying element放大环节analog-digital conversion模数转换annunciator信号器antenna pointing control天线指向控制anti-integral windup抗积分饱卷aperiodic decomposition非周期分解a posteriori estimate后验估计approximate reasoning近似推理a priori estimate先验估计articulated robot关节型机器人assignment problem配置问题,分配问题associative memory model联想记忆模型associatron联想机asymptotic stability渐进稳定性attained pose drift实际位姿漂移B英文中文attitude acquisition姿态捕获AOCS (attritude and orbit control system)姿态轨道控制系统attitude angular velocity姿态角速度attitude disturbance姿态扰动attitude maneuver姿态机动attractor吸引子augment ability可扩充性augmented system增广系统automatic manual station自动-手动操作器automaton自动机autonomous system自治系统backlash characteristics间隙特性base coordinate system基座坐标系Bayes classifier贝叶斯分类器bearing alignment方位对准bellows pressure gauge波纹管压力表benefit-cost analysis收益成本分析bilinear system双线性系统biocybernetics生物控制论biological feedback system生物反馈系统C英文中文calibration校准,定标canonical form标准形式canonical realization标准实现capacity coefficient容量系数cascade control级联控制causal system因果系统cell单元,元胞cellular automaton元胞自动机central processing unit (CPU)中央处理器certainty factor确信因子characteristic equation特征方程characteristic function特征函数characteristic polynomial特征多项式characteristic root特征根英文中文charge-coupled device (CCD)电荷耦合器件chaotic system混沌系统check valve单向阀,止回阀chattering phenomenon颤振现象closed-loop control system闭环控制系统closed-loop gain闭环增益cluster analysis聚类分析coefficient of variation变异系数cogging torque齿槽转矩,卡齿转矩cognitive map认知图,认知地图coherency matrix相干矩阵collocation method配点法,配置法combinatorial optimization problem组合优化问题common mode rejection ratio (CMRR)共模抑制比,共模抑制率commutation circuit换相电路,换向电路commutator motor换向电动机D英文中文damping coefficient阻尼系数damping ratio阻尼比data acquisition system (DAS)数据采集系统data fusion数据融合dead zone死区decision analysis决策分析decision feedback equalizer (DFE)决策反馈均衡器decision making决策,决策制定decision support system (DSS)决策支持系统decision table决策表decision tree决策树decentralized control system分散控制系统decoupling control解耦控制defuzzification去模糊化,反模糊化delay element延时环节,滞后环节delta robot德尔塔机器人demodulation解调,检波density function密度函数,概率密度函数derivative action微分作用,微分动作design matrix设计矩阵E英文中文eigenvalue特征值,本征值eigenvector特征向量,本征向量elastic element弹性环节electric drive电子传动electric potential电势electro-hydraulic servo system电液伺服系统electro-mechanical coupling system电机耦合系统electro-pneumatic servo system电气伺服系统electronic governor电子调速器encoder编码器,编码装置end effector末端执行器,末端效应器entropy熵equivalent circuit等效电路error analysis误差分析error bound误差界,误差限error signal误差信号estimation theory估计理论Euclidean distance欧几里得距离,欧氏距离Euler angle欧拉角Euler equation欧拉方程F英文中文factor analysis因子分析factorization method因子法,因式分解法feedback反馈,反馈作用feedback control反馈控制feedback linearization反馈线性化feedforward前馈,前馈作用feedforward control前馈控制field effect transistor (FET)场效应晶体管filter滤波器,滤波环节finite automaton有限自动机finite difference method有限差分法finite element method (FEM)有限元法finite impulse response (FIR) filter有限冲激响应滤波器first-order system一阶系统fixed-point iteration method不动点迭代法flag register标志寄存器flip-flop circuit触发器电路floating-point number浮点数flow chart流程图,流程表fluid power system流体动力系统G英文中文gain增益gain margin增益裕度Galerkin method伽辽金法game theory博弈论Gauss elimination method高斯消元法Gauss-Jordan method高斯-约当法Gauss-Markov process高斯-马尔可夫过程Gauss-Seidel iteration method高斯-赛德尔迭代法genetic algorithm (GA)遗传算法gradient method梯度法,梯度下降法graph theory图论gravity gradient stabilization重力梯度稳定gray code格雷码,反向码gray level灰度,灰阶grid search method网格搜索法ground station地面站,地面控制站guidance system制导系统,导航系统gyroscope陀螺仪,陀螺仪器H英文中文H∞ control H无穷控制Hamiltonian function哈密顿函数harmonic analysis谐波分析harmonic oscillator谐振子,谐振环节Hartley transform哈特利变换Hebb learning rule赫布学习规则Heisenberg uncertainty principle海森堡不确定性原理hidden layer隐层,隐含层hidden Markov model (HMM)隐马尔可夫模型hierarchical control system分层控制系统high-pass filter高通滤波器Hilbert transform希尔伯特变换Hopfield network霍普菲尔德网络hysteresis滞后,迟滞,磁滞I英文中文identification识别,辨识identity matrix单位矩阵,恒等矩阵image processing图像处理impulse response冲激响应impulse response function冲激响应函数inadmissible control不可接受控制incremental encoder增量式编码器indefinite integral不定积分index of controllability可控性指标index of observability可观测性指标induction motor感应电动机inertial navigation system (INS)惯性导航系统inference engine推理引擎,推理机inference rule推理规则infinite impulse response (IIR) filter无限冲激响应滤波器information entropy信息熵information theory信息论input-output linearization输入输出线性化input-output model输入输出模型input-output stability输入输出稳定性J英文中文Jacobian matrix雅可比矩阵jerk加加速度,冲击joint coordinate system关节坐标系joint space关节空间Joule's law焦耳定律jump resonance跳跃共振K英文中文Kalman filter卡尔曼滤波器Karhunen-Loeve transform卡尔胡南-洛维变换kernel function核函数,核心函数kinematic chain运动链,运动链条kinematic equation运动方程,运动学方程kinematic pair运动副,运动对kinematics运动学kinetic energy动能L英文中文Lagrange equation拉格朗日方程Lagrange multiplier拉格朗日乘子Laplace transform拉普拉斯变换Laplacian operator拉普拉斯算子laser激光,激光器latent root潜根,隐根latent vector潜向量,隐向量learning rate学习率,学习速度least squares method最小二乘法Lebesgue integral勒贝格积分Legendre polynomial勒让德多项式Lennard-Jones potential莱纳德-琼斯势level set method水平集方法Liapunov equation李雅普诺夫方程Liapunov function李雅普诺夫函数Liapunov stability李雅普诺夫稳定性limit cycle极限环,极限圈linear programming线性规划linear quadratic regulator (LQR)线性二次型调节器linear system线性系统M英文中文machine learning机器学习machine vision机器视觉magnetic circuit磁路,磁电路英文中文magnetic flux磁通量magnetic levitation磁悬浮magnetization curve磁化曲线magnetoresistance磁阻,磁阻效应manipulability可操作性,可操纵性manipulator操纵器,机械手Markov chain马尔可夫链Markov decision process (MDP)马尔可夫决策过程Markov property马尔可夫性质mass matrix质量矩阵master-slave control system主从控制系统matrix inversion lemma矩阵求逆引理maximum likelihood estimation (MLE)最大似然估计mean square error (MSE)均方误差measurement noise测量噪声,观测噪声mechanical impedance机械阻抗membership function隶属函数N英文中文natural frequency固有频率,自然频率natural language processing (NLP)自然语言处理navigation导航,航行negative feedback负反馈,负反馈作用neural network神经网络neuron神经元,神经细胞Newton method牛顿法,牛顿迭代法Newton-Raphson method牛顿-拉夫逊法noise噪声,噪音nonlinear programming非线性规划nonlinear system非线性系统norm范数,模,标准normal distribution正态分布,高斯分布notch filter凹槽滤波器,陷波滤波器null space零空间,核空间O英文中文observability可观测性英文中文observer观测器,观察器optimal control最优控制optimal estimation最优估计optimal filter最优滤波器optimization优化,最优化orthogonal matrix正交矩阵oscillation振荡,振动output feedback输出反馈output regulation输出调节P英文中文parallel connection并联,并联连接parameter estimation参数估计parity bit奇偶校验位partial differential equation (PDE)偏微分方程passive attitude stabilization被动姿态稳定pattern recognition模式识别PD (proportional-derivative) control比例-微分控制peak value峰值,峰值幅度perceptron感知器,感知机performance index性能指标,性能函数period周期,周期时间periodic signal周期信号phase angle相角,相位角phase margin相位裕度phase plane analysis相平面分析phase portrait相轨迹,相图像PID (proportional-integral-derivative) control比例-积分-微分控制piezoelectric effect压电效应pitch angle俯仰角pixel像素,像元Q英文中文quadratic programming二次规划quantization量化,量子化quantum computer量子计算机quantum control量子控制英文中文queueing theory排队论quiescent point静态工作点,静止点R英文中文radial basis function (RBF) network径向基函数网络radiation pressure辐射压random variable随机变量random walk随机游走range范围,区间,距离rank秩,等级rate of change变化率,变化速率rational function有理函数Rayleigh quotient瑞利商real-time control system实时控制系统recursive algorithm递归算法recursive estimation递归估计reference input参考输入,期望输入reference model参考模型,期望模型reinforcement learning强化学习relay control system继电器控制系统reliability可靠性,可信度remote control system遥控系统,远程控制系统residual error残差误差,残余误差resonance frequency共振频率S英文中文sampling采样,取样sampling frequency采样频率sampling theorem采样定理saturation饱和,饱和度scalar product标量积,点积scaling factor缩放因子,比例系数Schmitt trigger施密特触发器Schur complement舒尔补second-order system二阶系统self-learning自学习,自我学习self-organizing map (SOM)自组织映射sensitivity灵敏度,敏感性sensitivity analysis灵敏度分析,敏感性分析sensor传感器,感应器sensor fusion传感器融合servo amplifier伺服放大器servo motor伺服电机,伺服马达servo valve伺服阀,伺服阀门set point设定值,给定值settling time定常时间,稳定时间T英文中文tabu search禁忌搜索,禁忌表搜索Taylor series泰勒级数,泰勒展开式teleoperation遥操作,远程操作temperature sensor温度传感器terminal终端,端子testability可测试性,可检测性thermal noise热噪声,热噪音thermocouple热电偶,热偶threshold阈值,门槛time constant时间常数time delay时延,延时time domain时域time-invariant system时不变系统time-optimal control时间最优控制time series analysis时间序列分析toggle switch拨动开关,切换开关tolerance analysis公差分析torque sensor扭矩传感器transfer function传递函数,迁移函数transient response瞬态响应U英文中文uncertainty不确定性,不确定度underdamped system欠阻尼系统undershoot低于量,低于值unit impulse function单位冲激函数unit step function单位阶跃函数unstable equilibrium point不稳定平衡点unsupervised learning无监督学习upper bound上界,上限utility function效用函数,效益函数V英文中文variable structure control变结构控制variance方差,变异vector product向量积,叉积velocity sensor速度传感器verification验证,校验virtual reality虚拟现实viscosity粘度,黏度vision sensor视觉传感器voltage电压,电位差voltage-controlled oscillator (VCO)电压控制振荡器W英文中文wavelet transform小波变换weighting function加权函数Wiener filter维纳滤波器Wiener process维纳过程work envelope工作空间,工作范围worst-case analysis最坏情况分析X英文中文XOR (exclusive OR) gate异或门,异或逻辑门Y英文中文yaw angle偏航角Z英文中文Z transform Z变换zero-order hold (ZOH)零阶保持器zero-order system零阶系统zero-pole cancellation零极点抵消。
新型有效的秘密共享方案
新型有效的秘密共享方案石润华;黄刘生;杨威;仲红【摘要】提出了一种新的秘密共享方案.该方案分两层实现:上层,基于Stern-Brocot树把一个大的秘密拆分为t个小整数(子秘密);底层,借鉴一维元胞自动机模型中的进化方法,把上层的t个子秘密作为初始状态,动态生成各参与者的共享.特别地,该方案能够动态扩展参与者,动态调整门限值,动态更新秘密和共享.另外,还具有计算简单,各参与者共享份额短的优点.分析结果表明,该方案安全、有效.%A novel secret sharing scheme was proposed. This scheme consisted of two layer protocols: in the first layer, a larger secret was split into / smaller integers (sub-secrets) based on the Stern-Brocot tree; in the lower layer, (sub-secrets obtained from the first layer were regarded as t initial states in one-dimensional cellular automaton model, and then from the t initial states it could dynamic create all participants' shares according to the simple fixed rule. This scheme could dynamic add new member, adjust the threshold value and renew the secret and the shares. Besides, there were still other advantages that the costs of the computation were very low and the size of the shares was very small. The results of analysis show that it was secure and very efficient.【期刊名称】《通信学报》【年(卷),期】2012(033)001【总页数】7页(P10-16)【关键词】秘密共享;门限;动态;Stern-Brocot树【作者】石润华;黄刘生;杨威;仲红【作者单位】安徽大学计算机科学与技术学院,安徽合肥230039;中国科学技术大学计算机科学与技术系国家高性能计算中心,安徽合肥230026;中国科学技术大学苏州研究院,江苏苏州215123;中国科学技术大学计算机科学与技术系国家高性能计算中心,安徽合肥230026;中国科学技术大学苏州研究院,江苏苏州215123;中国科学技术大学计算机科学与技术系国家高性能计算中心,安徽合肥230026;安徽大学计算机科学与技术学院,安徽合肥230039【正文语种】中文【中图分类】TP3091 引言秘密共享在现实生活中有着非常重要的应用。
恶劣天气环境下的交通流数值模拟
恶劣天气环境下的交通流数值模拟祝会兵【摘要】Based on the NaSch model of traffic flow, a modified cellular automaton traffic model is proposed. The model is attempted to reflect the characteristics of discreetness found in vehicle drivers under rain or snow weather condition. In the modeling process, the special driving condition of wet, slippery road and poor visibility are taken into account. The fundamental diagrams of traffic flow are obtained based on the numerical simulation, in which different percentage of discreet drivers is sampled. It is found that the percentile value of discreet drivers has effect on the traffic flow. By presenting the spatial-temporal profiles, the nonlinear properties of traffic flow in the inclement weather condition are analyzed thoroughly. It can be noted that traffic jams occur more frequently in rainy or snowy weather. It is in agreement with the actual traffic characteristics, so the presented model can also partly describe the microscopic characteristics of traffic flow in the inclement environment. The results demonstrate that the driver behavior has significant effect on the occurrence of traffic congestion.%基于 NaSch 模型提出了一个改进的元胞自动机交通流模型,旨在反映雨雪天气时道路湿滑能见度差的情况下司机驾驶车辆更加谨慎的特点。
基于粒子群算法(PSO)的人员疏散动力学模型
基于粒子群算法(PSO)的人员疏散动力学模型郑瑶辰;陈建桥;魏俊红;郭细伟【摘要】基于粒子群算法思想,建立紧急情况下公共场馆人员疏散的动力学模型.该模型考虑人员之间的相互作用,依据人员实时局部密度的变化改变个体的最大速度以及保有区域尺寸,具有时空非均匀的特点.定义个体冲量以及受伤冲量阈值,考虑人员受伤对疏散过程的影响,同时还比较了多出口疏散与单出口疏散的特点和效率.算例结果表明,疏散结果与元胞自动机模型相似,理想化更新流程的结果小于其他疏散模型的结果.%By applying the evolutionary algorithm of Particle Swarm Optimization (PSO), a new dynamic model for pedestrian evacuation is developed. In this newly proposed model, with the increase of local density of a particle, both the maximal velocity and the particle size decrease, implying that the model possesses space-time non-uniformity features. At the same time, we introduced two threshold values for damage and injury and investigated the influences of these parameters. Numerical results showed similar characteristics with those based on Cellular Automata (CA).【期刊名称】《武汉理工大学学报(交通科学与工程版)》【年(卷),期】2012(036)002【总页数】5页(P283-287)【关键词】人员疏散;粒子群算法;局部密度;理想化更新;受伤【作者】郑瑶辰;陈建桥;魏俊红;郭细伟【作者单位】华中科技大学力学系武汉430074;工程结构分析与安全评定湖北省重点实验室武汉430074;;【正文语种】中文【中图分类】X913.4;TP391.9目前,人员疏散模型的建模方法大致可分为2种:一种是宏观的方法,即把人群视为连续流动介质,利用Navier-Stokes控制方程来描述人群的运动,但此方法忽略了疏散人群中个体的作用和个体间的差异;另一种是微观的方法,如社会力模型[1]和元胞自动机模型[2-4].格子气模型(LGA)是元胞自动机的一种特殊形式.在格子气模型中,每个行人在栅格中被视为自主粒子.LGA可以再现拥挤的人群在疏散过程中的某些特征[5].Izquierdo等提出在模拟人员疏散过程的时候使用粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)模型.PSO模型属于微观建模方法,将行人抽象为粒子,并利用自身最优以及群体最优的信息,不断向出口靠近并完成疏散[6].本文对PSO方法用于人员疏散进行拓展,考虑局部密度对个体最大速度和保有区域的影响,建立时空非均匀人员疏散动力学数值模型,提出理想化流程思想以及人员受伤理论.其成果可以为大型公共建筑的防灾设计、安全疏散性能评估、日常管理和应急管理提供依据.1 PSO方法描述粒子群优化算法是一种进化型算法,原始的想法是模拟一群鸟试图到达一个未知目的地(如食物位置)的社会行为[7].利用粒子群算法来模拟人群疏散的问题中,目的地就是疏散区域的某个出口,“粒子”理解为公共空间里每个移动的人.模拟过程中首先由计算机生成等同于人群数目的粒子,并随机分布在目标区域,然后粒子根据自己个体和社会行为规则,随时间进行位置更新(进化),朝向目的地移动.在标准的PSO算法中,粒子的位置和速度的更新方程如下[8].式中:Xi为人群的位置;Vi为人员移动的速度;Pi为第i个粒子的最好位置;Pg 为群体的最好位值;c1和c2为加速因子,分别表示粒子朝向自己之前到达的最佳位置和全局最佳位置的加速权重;rand()为0到1之间的随机数;ω为惯性因子.式(2)表明,粒子速度更新由3部分组成:粒子i的速度惯性,个体最好位置的吸引,群体最好位置的吸引.2 人员疏散非均匀PSO模型2.1 人员疏散PSO模型的特点在工程优化问题中,PSO算法中的每个粒子代表一个候补解,多个候补解可以是重叠的.在人员疏散过程中,粒子是疏散区域中待疏散的个体,每个人都有自己的保有区域,其他人不能进入.因此在人员疏散模拟过程中,必须考虑人与人之间出现的位置冲突.目前常用的CA模型中,疏散区域被划分为离散区域,每个人在每个时间步中移动的距离相同,即速度矢量的大小相同,方向也被离散,这和现实中的人员移动有较大差别.在PSO模型中,疏散区域不用划分为格子,运动空间是连续的,同时,速度具有连续性,个体速度在最大速度的限制范围内依据式(2)进行更新.2.2 考虑局部密度影响的粒子位置更新规则式(2)中惯性因子ω按下式确定[9]式中:k为速度更新迭代次数.随着k的增加,ω从1减小到0.5.加速因子取为c1=3,c2=2.粒子的适应度函数选为粒子到离自身最近的出口坐标的距离,由此计算出粒子的最好位置Pi.在人员疏散问题中,最优解是已知的,即为疏散区域的出口,所以作为候补解的每个个体最终都到达疏散区域的出口.因此,将Pg定义为出口坐标.考虑到人群移动的实际情况,粒子的速度有一个上限:Vi≤Vmax.在人员疏散过程中,人员移动的最大速度和其周围人群的密度是相关的.定义局部密度ρ为目标粒子周围2m范围内其他粒子的个数,假定粒子最大速度与局部密度ρ的关系为每个粒子用直径为0.5m的圆来模拟,定义为个体的保有区域,当局部密度ρ较大时,保有区域可以发生变化,粒子的保有区域D与局部密度ρ的关系为粒子之间位置冲突的解决方案见图1,在某一时间步,粒子A通过式(1)和式(2)更新,位置移动到A″,若粒子A和粒子B发生位置冲突,则改变粒子A速度矢量的大小,使得粒子A与粒子B保有区域边界正好相切,粒子A的位置从A″修正到A′.图1 冲突解决方案示意图2.3 理想化PSO模型的计算流程利用PSO模拟人群疏散时,粒子位置更新是按照粒子编号的顺序进行的.这与实际疏散过程中的同步更新(疏散过程不受粒子编号的影响)有很大差别.本文提出理想化PSO更新规则,即:认为距离出口最近的粒子的移动是一定成立的,不需要通过冲突解决方案来修正速度.在每个时间步,按照粒子的适应度函数的大小给粒子重新编号,这样就会产生一个队列,使粒子按照队列顺序更新.需要指出的是由以上规则得到的疏散时间是所有其他规则相应结果的下限.3 基于PSO人员疏散的过程分析3.1 人员疏散的特征定义疏散区域为边长16m的正方形平面区域,出口宽度为2m,疏散人数为100人,时间步长为0.5s,下面采用PSO方法模拟疏散过程.图2中,a),b),c)3个图分别为此次模拟中1.5,4和14.5s时各个粒子所在位置.由图2a)中可见,在出口附近的粒子能快速的从疏散区域撤离,而其他的粒子也能找到自己的方向;在图2b)所示时刻,粒子开始聚集在出口附近,一部分粒子受到一定程度的挤压;图2c)所示时刻,粒子大量聚集在出口附近,大部分粒子受到严重程度的挤压.经过较多时间,所有粒子最终能全部从疏散区域撤离.无特别说明,以下结果均为基于理想化流程的次模拟结果的平均值.图3为疏散结果与疏散总人数的关系曲线.其中均匀模型是指个体的最大速度及保有区域不变化,非均匀模型是指按式(4)和式(5)变化的情形.图2 人员疏散模拟过程(横、纵坐标为无量纲基本单位)疏散结果有2个指标,分别是疏散总时间与平均疏散时间.疏散总时间表示的是最后一个粒子离开疏散区域的时间,而平均疏散时间指的是粒子离开疏散区域所需时间的均值.从图3可以看到,无论是非均匀模型还是均匀模型,和CA模型一样,疏散时间与疏散总人数大致呈线性关系,平均疏散时间约为疏散总时间的一半.比较非均匀模型和均匀模型,前者的疏散时间小于后者,这是因为随着局部密度的增大,保有区域减小,使得粒子有更多的活动空间.从数值上来看,CA模型得到的疏散总时间要大于PSO模型得到的疏散总时间,这是因为PSO算法使用了理想化流程.图3 疏散结果-疏散总人数关系曲线基于非均匀模型疏散总人数为100人时的疏散时间频度如图4所示.由图4可见,在前面较长的时间里面,每个时间段内从疏散区域离开的粒子数目基本相同.疏散开始时,靠近出口附近的粒子先从疏散区域逃离,而后面的粒子按照队列逐个从出口逃离,离出口越近的粒子越容易逃离.这是将疏散过程理想化之后的结果,也是平均疏散时间约为疏散总时间一半的原因.图4 疏散总人数为100人的疏散时间频度3.2 理想化流程对疏散结果的影响在初始化的时候固定位置、速度、适应度函数等粒子的信息,分别分2种情况进行多次模拟,一种是理想化模拟,另一种则是非理想化模拟,即粒子的编号顺序随机.定义疏散区域为边长16m的正方形平面区域,出口宽度为2m,时间步长为0.5s,将多次模拟的结果取平均值,见图5.图5 理想化与非理想化的比较由图5可以看出,理想化模拟得到的疏散结果,无论是疏散总时间还是平均疏散时间都小于非理想化模拟得到的结果.在同等条件下,粒子按适应度函数从小到大的顺序排序会对整个疏散过程产生利于疏散成功的效果.每一次非理想化模拟的疏散结果差别很大,而理想化模拟得到的疏散结果基本相同.这也表明,在更新过程中,将粒子按照适应度函数从小到大排序是最利于疏散成功的,所得到的疏散结果代表疏散时间的下限.3.3 出口位置对疏散过程的影响增加疏散区域的出口,会有效减少疏散时间.以下研究出口位置对疏散过程的影响.模拟下面3种情况:a)2个宽为2m的出口,位于疏散区域的同一边上,相距4m;b)2个宽为2m的出口,分别在疏散区域的2个邻边上;c)2个宽为2m的出口,分别在疏散区域的2个对边上.对于多个出口,Pg也对应有多个.在每个时间步,粒子分别对每个出口计算适应度函数,根据最小适应度函数来选择Pg,以此更新粒子的速度.图6 出口位置对疏散时间的影响4 考虑人员损伤受伤的疏散模型在紧急疏散的情况下,人往往处于非理性状态,其运动行为容易对他人造成伤害.本文认为,在某个微小的时间段内,A个体对B个体作用的冲量大于某冲量阈值,会导致B的损伤或者受伤.在粒子初始化时,对粒子分别赋予范围为40~90kg的质量,并引进动量与冲量的概念.定义2个参数:损伤冲量Ia和受伤冲量Ib,假定粒子的最大速度与粒子受到的冲量I之间有如下关系:当冲量介于Ia和Ib之间,认为粒子的运动能力有所下降,若粒子最大速度等于0,则认为该人员受伤,无法移动.如前所述,解决位置冲突时,是改变速度步长的大小.对于受伤的情形,如粒子B被粒子A冲击导致受伤,无法移动,会发生粒子A始终在粒子B旁边也无法移动的情况.此时直接让粒子A的速度矢量的方向旋转π/2,使粒子A能够绕过粒子B继续前进.图7是基于损伤受伤模型的结果.模拟过程中,由于开始时刻出口对人员的吸引较大,粒子的速度较大,不久后便出现损伤受伤人员,见图7a);由于在出口附近拥堵,易于出现损伤人员,并一起堵塞于出口附近,见图7b);经过较长时间,堵塞现象得到解决,未受伤人员最终全部疏散成功,受伤人员则留在疏散区域内. 图7 损伤受伤模型疏散示意图(横、纵坐标为无量纲基本单位)在受伤模拟中,损伤冲量代表的是导致人员身体损伤的冲量阈值,超过这个值,个体能力发生改变(式(6)),而受伤冲量代表的是在疏散过程人所能承受的冲量的最大值.不同损伤冲量下的人员受伤情况如表1所列,从表中发现当损伤冲量越大,平均受伤人数就越少,若增大受伤冲量而保持损伤冲量不变,那么平均受伤人数同样减少.表1 受伤冲量为100N·s时受伤人数与损伤冲量的关系损伤冲量/(N·s-1)平均受伤人数70 22.5 80 11.1 90 6.25 结束语本文建立了基于PSO算法的非均匀人群疏散动力学模型.模型考虑人员局部密度对粒子最大速度和保有区域的影响,以及粒子移动过程中位置的冲突等因素.与常用的CA模型类似,模拟结-果中的疏散时间与疏散总人数的关系接近为线性关系.本文模型还引进动量与冲量的概念,定义了粒子的损伤冲量和受伤冲量阈值,考虑了疏散过程中人员受伤的影响.基于PSO的疏散模型考虑了人员移动速度的连续性以及人员之间的相互作用,因此模拟结果能更好的反映实际疏散情况.参考文献[1]Helbing D,Farkas I,Vicsek 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管理研究方法文献综述
1.人群疏散研究城市化进程的发展和人群疏散的研究同等重要,一旦紧急事件发生,疏散不及时会造成大量人员伤亡。
文章介绍了国内外人员疏散模型,分析比较了不同的疏散模型的优缺点,总结了微观仿真模型建立流程图,提出了疏散仿真研究的重点和难点,指出了目前研究存在的不足。
国外对于人群疏散的研究已经有几十年的历史了。
早在上世纪的二战后,在英国对人群疏散方面的探究开始了。
随着对人群疏散研究的越来越多的迫切要求,其在随后的几十年里得到了快速的发展。
来自日本的kikuji Togawa[1]首先对人群疏散的时间的进行了研究,通过大量的数据研究和进行数据统计,提出了疏散时间的经验理论,直到现在也被许多的疏散模拟仿真中作为参考广泛的使用。
另一关键的人物就是J.Fruin[2],其在1971年将行人的速度与密度进行关联研究,做了大量数据探索从而得出这两种因素之间的关系。
随后,如Henderson[3]等人在不同的建筑、不同的因素等条件下,对这两个因素进行了更加深入的研究。
人群疏散仿真研究更多考虑了人群流动的特性、行人行走的特性等更加符合现实的因素,发展出了宏观的人群疏散模型,发展出排队模型、博弈模型、路径选择模型等宏观模型[4]。
在微观模型中,考虑了行人的恐惧心理、从众心理、行人之间的作用关系、应急反应等人类与生俱来的特性,研究出Agent模型、社会力模型、元胞自动机模型、格子气模型、磁场力模型等更加接近现实的模型[5]。
元胞自动机最早是由美国的von Neuman[6]提出的,随后被广泛的应用于各个方面研究中,人群疏散也应用了元胞自动机,发展出元胞自动机模型。
随后,国外许多研究者在此模型的基础上进行深入的研究拓展看法。
Pablo Cristian Tissera[7]通过元胞自动机模型对在火灾的条件下的建筑模型和具有不同的条件出口的模型进行疏散研究,并且为了支持此模型,提出名字为EV AC的疏散系统,此系统可以设计、建造、执行和分析不同建筑物的不同的结构。
元胞自动机
元胞自动机什么是元胞自动机?元胞自动机(Cellular Automaton)是由一个离散格点和规则组成的计算模型。
它包含了简单的规则,通过局部的计算和交互产生全局的复杂行为。
元胞自动机在各种领域都有广泛的应用,如物理学、生物学、计算机科学等。
元胞自动机的组成元胞自动机由以下三个主要部分组成:1.元胞(Cell):元胞是组成元胞自动机的基本单元,可以看作是空间中的一个格点。
每个元胞可以有不同的状态或值。
2.邻居(Neighborhood):邻居是指与一个元胞相邻的其他元胞。
邻居的定义可以根据具体的应用而有所不同,比如可以是一个元胞周围的八个相邻元胞。
3.规则(Rule):规则定义了元胞自动机的演化方式。
它描述了元胞的当前状态和邻居的状态如何决定元胞的下一个状态。
元胞自动机的演化过程元胞自动机的演化是通过迭代进行的,每一次迭代被称为一个时间步(Time Step)。
在每个时间步中,元胞的状态根据规则进行更新。
常见的更新方式包括同步更新和异步更新。
在同步更新中,所有元胞同时根据规则更新状态。
在异步更新中,每个元胞根据规则独立地更新自己的状态。
这种更新方式可以模拟并行计算,因为每个元胞的状态更新是独立的。
元胞自动机通常具有边界条件,即定义了元胞空间的边界如何处理。
常见的边界条件包括周期性边界条件和固定边界条件。
周期性边界条件意味着元胞空间是一个闭合环,即边界元胞的邻居是空间的另一侧的元胞。
固定边界条件意味着边界元胞的邻居是固定的,比如边界元胞的邻居全部为0。
元胞自动机的演化可以产生复杂的行为。
简单的规则和局部的交互可以生成复杂的全局行为,这种现象称为“简单规则产生复杂行为”。
元胞自动机的应用元胞自动机在各种领域都有广泛的应用。
在物理学领域,元胞自动机可以模拟固体、液体和气体的行为。
它可以模拟相变、物质传输等现象,帮助我们理解自然界的规律。
在生物学领域,元胞自动机可以模拟细胞的行为。
它可以模拟生物体的生长、发展和扩散等过程。
船舶人员疏散仿真模型
前,国内在船舶人员疏散领域的研究较少,从相关领 域的研究现状看,模拟和预测不同环境下人员疏散情 况的模型主要有流体力学模型[2]、社会力模型[3]、元 胞自动机模型[4]. 由于用流体力学模型模拟人员疏散 的非线性运动轨迹很不灵活; 社会力模型运算效率 低,难以模拟大规模的疏散运动,而元胞自动机模型 计算效率高、方法灵活、方便工程应用,是研究人员疏 散较为理想的模型. 于彦飞[5]、刘绍波[6]等建立了新 的元胞自动机模型用于分析复杂民用建筑的人员疏 散能力; 王军[7]、方廷勇[6,8]等将元胞自动机模型与 火灾烟气模拟相结合对建筑内的火灾危险性进行了 评估,但这些模型过于简化,无法应用于船舶环境内.
在疏散的初始阶段各舱室内的人员密度最大当人员逐渐涌入走廊后走廊内的人员密度最大随着越来越多的人员完成疏散任务走廊内的最大人员密度逐渐减小直到某一刻走廊内的人员密度小于楼梯前室内的人员密度楼梯前室内的人员密度在小范围内波动直到所有人员全部疏散完毕
第 32 卷第 7 期 2011 年 7 月
哈尔滨工程大学学报 Journal of Harbin Engineering University
第7 期
陈淼,等: 船舶人员疏散仿真模型研究
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本文在元胞自动机理论的基础之上,根据船舶舱室的 布局特 点 建 立 适 用 于 船 舶 的 人 员 疏 散 理 论 模 型CAEE 模型,检验此模型的有效性,分析典型舱室环 境下的人群疏散规律.
1 建立 CAEE 数学模型
宋卫国等[4]将社会力模型中的摩擦力、排斥力
1. 1. 2 视野拓展对路线选择的影响 图 1( a) 为 CAEE 模型中的元胞视野示意图,图
1( b) 所示为本模型中的元胞视野示意图,比较可知 本文中的元 胞 视 野 比“地 面 场 ”模 型 的 元 胞 视 野 拓 展了 8 个格点,在可以选择行走的 4 个方向上各拓 展了 2 个格点,通过拓展视野范围可以判断首选方 向的“拥挤程度”.
9月5日雅思考试真题回忆+参考答案(带范文)
2020 年 9 月 5 日雅思考试真题机经及参考答案35.The process of brick making takes a good training36.It needs water, time and labor37.Firstly, the roof need to be set up38.It is covered with plaster to prevent insects39.strength(此题答案不确定)40.It has a risk of fire考点:同义替换,结构转换,干扰项可参考真题:C9Test3Section4, C11Test2Section4, C15Test3Part4(答案仅供参考)2)Realistically, however, anthropologists may never reach this status. Their foreign mannerisms make them appear clownish, and so they are treated with curiosity and amusement. If they speak the local language at all, they do so with a strange accent and flawed grammar. They ask tactless questions and inadvertently break rules regarding how things are usually done. Arguably this could be an interesting starting point for research, though it is rarely exploited. Otherwise, anthropologists take on the role of the ‘superior expert’, in which case they are treated with deference and respect, only coming into contact with the most high-ranking members of the society. Anthropologists with this role may never witness the gamut of practices which take place in all levels of the society.3)No matter which role one takes on, anthropologists generally find fieldwork extremely demanding. Anthropological texts may read like an exciting journey of exploration, but rarely is this so. Long periods of time spent in the field are generally characterised by boredom, illness and frustration. Anthropologists in the field encounter unfamiliar climates, strange food and low standards of hygiene. It is often particularly trying for researchers with middle-class, European backgrounds to adapt to societies where being alone is considered pitiful. It takes a dedicated individual to conduct research which is not in some way influenced by these personal discomforts.4)Nonetheless, fieldwork requires the researcher to spend as much time as possible in local life. A range of research methodologies can be utilised to extract information. (1) These can be classified as emic or etic. (2) While emic descriptions are considered more desirable nowadays, they are difficult to attain, even if the researcher does his utmost to reproduce the facts from the natives ’ point of view. (3) More often than not, aspects of the researcher ’ s own culture, perspective and literary style seep into the narrative. Moreover, research generally involves translations from one language to another and from speech into writing. In doing this, the meaning of utterances is changed. (4) The only truly emic descriptions can be those given by the natives themselves in their own vernacular.5)The least invasive type of research methodology is observation. Here, the researcher studies the group and records findings without intruding too much on their privacy. This is not to say, however, that the presence of the researcher will have minimal impact on the findings. An example was Richard Borshay Lee, who, in studying local groups in the Kalahari refused to provide the people with food so as not to taint his research, leading to an inevitable hostility towards the researcher which would not otherwise have been present.6) A variant on the observation technique, participant observation requires that the anthropologist not only observes the culture, but participates in it too. It allows for deeper immersion into the culture studied, hence a deeper understanding of it. By developing a deeper rapport with the people of the culture, it is hoped they will open up and divulge more about their culture and way of life than can simply be observed. Participant observation is still an imperfect methodology, however, since populations may adjust their behavior around the researcher, knowing that they are the subject of research.7)The participatory approach was conceived in an attempt to produce as emic a perspective as possible. The process involves not just the gathering of information from local people, but involves them in the interpretation of the findings. That is, rather than the researcher getting actively involved in the processes within the local community, the process is turned on its head. The local community is actively involved in the research process.A 类小作文来自环球教育考试院&环球教育深圳学校韦敏娜老师A 类大作文。
nfpa 170《消防安全与应急标志符号标准》
cut based approach to evacuation route planning: A summary of re⁃
sults[M].Geographic Information Science. Heidelberg; Springer,
2018 版 修 订 内 容 包 括 :新 龙 卷 风 标 志 符 号 ;引 用
文件;修改术语,包括阻烟设施改为隔烟设施,阻
火设施改为隔火设施;对消防部门连接符号进行
细化;明确区分了水驱动和电驱动的水流报警器。
李国辉 供稿
路径长度
归一化比率
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chanics and its Applications,2016,461:655-661.
20190902354045100806040200302520151005路径长度米无优化最短节点路径空间转化值无优化最短空间路径值第四百分比数值第三百分比数值第二百分比数值第一百分比数值安全区空间排序最短空间路径值安全区节点排序最短空间路径值安全区空间排序最短节点路径空间转化值安全区节点排序最短节点路径空间转化值受灾区节点排序最短空间路径值受灾区空间排序最短空间路径值受灾区空间排序最短节点路径空间转化值受灾区节点排序最短节点路径空间转化值倍数对比参数类型路径长度归一化比率图8商用楼空间路径搜索结果?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????科技信息?nfpa170消防安全与应急标志符号标准nfpa170消防安全与应急标志符号标准现行版本为2018版由11个章节和5个附录组成
细胞自动机模型研究及其应用
细胞自动机模型研究及其应用近年来,细胞自动机模型(Cellular Automata Model, CAM)已经成为计算机科学、生物学、物理学等多个领域研究的热门话题。
该模型源自于20世纪50年代,由物理学家John von Neumann提出。
其核心思想在于将一个系统拆分成一个个小的单元,每个单元在不断地执行自身的函数,由此完成整个系统的运行。
本文将探讨CAM的基本原理、研究方法及其在不同领域的应用。
一、基本原理CAM模型基于多个细胞结构组成,每个细胞又含有多个状态。
模型中的每个细胞都可以根据当前状态以及其周围邻居的状态进行转化,从而形成新的状态。
这种转化可以通过一些简单的规则和操作完成,具有较强的可计算性和可预测性。
CAM模型根据其规则和状态转移方式分为多种类型。
其中,元胞自动机(Cellular Automaton, CA)是一种比较经典的CAM模型,它的状态转移规则具有较强的局部性,即每个细胞只与周围的邻居进行交互。
另外,元胞自组织网络(Cellular Self-Organizing Networks, CSON)是近年来比较流行的CAM模型,它的设计更加适用于动态分布式系统中的分布式计算、分布式控制和分布式感知等领域。
二、研究方法CAM模型的研究一般分为两种方法,即理论分析和数值模拟。
其中,理论分析主要是通过数学公式和推导来解释CAM模型的规律和特性。
而数值模拟则是在计算机上通过程序模拟CAM模型的状态转移过程,从而观察其运行结果和性质。
数值模拟是CAM模型研究的重要方法之一,它可以通过计算机的高速计算和可视化手段,以一定的初始状态、规则和形态参数,模拟CAM模型的演化过程,并输出不同时间步长时的状态图像和其它统计数据等。
数值模拟不仅可以在模拟不同模型、模拟不同参数下的模型演化过程中给出最优解,并且还可以利用可视化技术,将模拟结果以良好的图片等形式呈现给用户,方便用户直观认识模型的特性。
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1 Introduction
Cellular Automata (CA) micro-simulation has emerged as a tool for simulating traffic flow and modelling transport networks [1, 2, 3]. In CA, time and space are discrete. The space is represented as a uniform lattice of cells with finite number of states, subject to a uniform set of rules, which drives the behavior of the system. These rules compute the state of a particular cell as a function of its previous state and the state of the neighboring cells. Agents moving from origins to destinations across networks may represent several real entities, as for example: ants, biological organisms, small robots, transport in micro-mechanical systems, crowd flow, packets transport in the Internet, etc.... It was found that the motion of the biological organisms is usually controlled by interactions with other organisms in their neighborhood and randomness also plays an important role [4]. Real ants have been shown to be able to find shortest paths towards destinations using as only information the pheromone trail deposited by other ants [5]. The finding of shortest paths, inspired from ants’ behavior, are successfully applied to several physical problems such as, pedestrians [6, 7], traffic flow [8], combinatorial optimization [9] and circuit switched communications network problems [10]. The problems of movement of agents with origins and destinations were studied using a two dimensional cellular automata [8, 11]. In these models an agent tries to reach its destination using simple rules. Transitions from the freely moving to the jamming states were studied. A variant 2-dimensional CA model for simulation of agents moving from origins to destinations will be presented here. Agents moving across the network have sensors to perceive their local neighborhood and their destinations and then affect their environment. This is done especially by estimating the distance metric to the destination site. The concern herein will be with the movement, propagation, and interaction of agents in low and high density situations. This will be done by exploring the patterns and behaviors of the spatio-temporal organization of agents. The objective of this research is to provide insight into modelling complex dynamics using CA microsimulation and capturing general features of agents travelling from origins to destinations. The paper is organized as follows. In Sec. 2, we describe our model for movements of agents with origins and destinations. In Sec. 3, we present our numerical results where we give the phase diagrams of the system. A detailed description of the cluster size and the travel time distributions are also presented. Finally, we conclude with some conclusions in Sec. 4.
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2 The cellular automata model
The CA model is a two-dimensional cellular automaton based on a square lattice with periodic boundary conditions. There is a fixed number of agents on the lattice at all times. Only one agent at most can occupy a given site. At any time step, an agent can move at most to one of its 4 neighboring sites. Updating of the CA occurs in parallel where the rules are applied to all agents at the same time. Agents are associated with given origin-destination sites. The origin and destination sites must be different. An agent travels from the origin site towards its destination site, whereupon it disappears. Each disappeared agent is immediately replaced by a new agent, and so the agent number is always constant in the lattice. A new origin-destination pair is then chosen randomly for this new agent. If, however, there is an agent already present at the chosen origin, then another origin site is selected. Agents will move towards their destinations at all times by selecting an unoccupied neighboring site which has the minimal distance from that site to the destination site (see figure 1). An agent examines the unoccupied neighboring sites. For each of these sites a distance to the destination is evaluated. Then, a site with the minimal distance is selected as the next site to which the agent will move. If all neighboring sites are occupied it will not move. The stochasticity or noise is introduced in the model dynamics, through the uncertainty in estimating the distance from the destination. So, with probability p an agent moves towards an arbitrary empty neighboring site rather than the site of minimal distance. The friction parameter µ is also introduced to control the probability that the movement of all agents involved to the same site (conflict) is denied at one time step. This friction parameter which is essential for resolving the conflict arising in parallel update simulations, is applied for pedestrian traffic problems [12, 13]. In each time step, positions, speeds and directions of all agents are updated according to the following local rules: - with probability p, an agent selects one arbitrary empty neighboring site. - with probability (1 −p) agent selects an empty neighboring site corresponding to the minimal distance to the destination. If two empty neighboring sites of one agent have the same minimal distance from the destination then one of these two allowed neighbors is chosen randomly. If two or more agents select the same site (conflicts) then: - with probability µ none of the agents is allowed to move to their selected site.