基于二维元胞自动机的网络模型

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元胞自动机简介

元胞自动机基础元胞自动机（cellular automaton, CA）是最近一个比较热门的研究课题，其是物理、数学、计算机和生物等学科的交叉产物。

在计算机领域中，CA在人工智能、计算复杂性分析以及加密等多个领域中有着较大的用途。

特别是在大约十年前，密码学家H. Gutowitz根据CA的基本原理，提出了分块加密算法CA-1.1，使得CA在密码学中真正的迈出了第一步，也使得越来越多的密码学家开始了对CA的研究。

最近，我也开始对这个方面产生了浓厚的兴趣，并开始了一些学习，就先来简单的说说什么是CA吧！简单的说，元胞自动机是一个空间、时间和状态上都离散的动态系统。

构成CA的基本单位成为元胞（cellular），规则的分布在元胞空间（spatial lattice）的格点上，且各自的状态随着时间按照一定的局部规则变化。

也就是说，元胞的状态只能从一个有限的状态集中取值，每个时刻元胞的状态仅与其自身和邻居在上一时刻的状态有关，并且，所有的元胞在每个时刻均是同时更新的。

以上即是对CA的一个定性的描述，下面给出一个基于集合论的定量描述（L. Hurd等）：设d为CA空间的维数，k代表元胞的状态，集合S表示CA的整体状态，r表示元胞的邻居半径。

为了简单起见，我们在d=1，即一维空间上对CA进行讨论。

CA的动态性可以由一个全局函数F: St→St+1决定，并且，每个元胞的状态可以由一个局部函数f:kt→kt+1决定。

由于多维空间的CA具有很强的复杂性，故目前对CA的研究主要集中在一维和二维空间。

就一维空间而言，CA的结构显然只有可能是线性结构。

在二维空间，CA的结构可能有三角、四边或多边等构成方式。

显然，结构上的差异会对其在计算机表示及其他部分特性上带来一定的差异。

而CA 的邻居结构也通常包括Von. Neumann、Moore、扩展Moore和Margolus等多种形态，不同的邻居结构带来的特性和复杂度也不尽相同。

基于元胞自动机模型的人员疏散行为模拟

基于元胞自动机模型的人员疏散行为模拟郭良杰;赵云胜【摘要】通过引入静态场、动态场及其他参数,建立了二维元胞自动机模型,并利用MATLAB编写模拟软件,可实现对人员疏散过程中的环境熟悉度、从众行为、摩擦阻碍作用、惯性行为、拥挤跌倒行为和竞争行为的模拟.通过实例仿真模拟结果表明:不同的期望速度下会出现“欲速则不达”的现象,同时出口处会产生不同程度的人员聚集;出口处障碍物相对出口纵向放置比横向放置更有利于人员疏散;在疏散环境陌生,或紧急情况下对环境判断能力降低时,适当的从众行为利于最优疏散路径信息的传递,从而有利于人员疏散,但是从众行为过于严重则易造成出口利用率降低或利用不平衡.【期刊名称】《安全与环境工程》【年(卷),期】2014(021)004【总页数】6页(P101-106)【关键词】元胞自动机;地面场模型;人员疏散行为;仿真模拟;从众行为【作者】郭良杰;赵云胜【作者单位】中国地质大学工程学院,湖北武汉430074;中国地质大学工程学院,湖北武汉430074【正文语种】中文【中图分类】X913.4近几年我国灾害频发，如近期发生的雅安地震、吉林宝源丰禽业公司氨气泄漏爆炸火灾以及厦门BRT公交车火灾等。

灾害发生后，人员聚集场所的紧急安全疏散再次成为人们关心的问题和研究的热点。

国内外针对此方面的研究主要集中在对紧急条件下疏散时间和人员逃生行为特征的研究，但由于实际数据的缺乏和实验准确性的不足，建立人员疏散模型并利用计算机进行仿真模拟已成为研究人员疏散行为的主要手段之一［1］。

目前较常用的人员疏散模型有连续型（社会力模型等）和离散型（格子气模型、元胞自动机模型等）之分。

本文基于元胞自动机模型对人员疏散过程中的现象和疏散行为进行了定性研究。

1 元胞自动机模型建立1.1 元胞自动机简介元胞自动机（Cellular Automata，CA）是由大量简单一致的个体通过局部联系组成的离散、分散及空间可扩展系统，它是在均匀一致的网格上由有限状态的变量（元胞）构成的动力系统［1］。

基于二维元胞自动机的交通流模拟分析

第６期
４．２自组织现象
梅
宏，等：基于二维元胞自动机的交通流模拟分析
４５
在实际交通网络中，经常出现交通阻塞现象，车辆密度越高阻塞越严重，只要车辆按交通规则行进，车辆密度一定时间内不增加很多，经过足够长时间必会自行解决交通阻塞现象，称之为系统的自组织性．从程序仿真中可以清晰看到（见图５），平均速度接近于零时，也即几乎没有车辆行驶，但随着迭代步数的增多，系统多数会自身调整，逐步解开阻塞状态，恢复自由运动，而且速度逐步提高，最后趋于稳定．
２：２２１ＤＬＥＴＯＮＡＡ，ＬＥＶＩＮＥＤ．ＳｅｌｆＯｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎａｎｄａＤｙｎａｍｉｃａｌＴｒａｎｓｉｔｉｏｎｉｎＴｒａｆｆｉｃＦｌｏｗＭｏｄｅｌｓＥＪ］．
５研究结论
针对二维路网交通流，本文首先利用经典ＢＭＩ模型重现了有关网格交通流的自由相、堵塞相等典型车流
状态，验证了交通流各种状态随车辆密度增大引发的相
图６１２８×１２８交通网络不同红灯周期
Ｅ５］葛红霞，祝会兵，戴世强．智能交通系统的元胞自动机交通流模型ＥＪ］．物理学报，２ｏｏ５，５４（１０）：４６２１ —４６２６．［６］刘小明，李颖宏，陈昱，等．基于改进ＢＭＬ模型的交通事故下路网交通运行状态分析［Ｊ］．交通运输系统工程与信

基于二维元胞自动机的网络模型

，
（．ｈｎｂｅＧｏｐＰｓｎＩｓｔｔＣ．Ｌｄ，ｅｉ０００，Ｃｉ；．ｅｔｆＥｅｔｎｃＥｇｎｅｎ，ＴｉｈａＵｉ￣ｙＢｉｎ１ＣｉＭｏｉｒｕｅｇｎｔｕｏｔＢｉｎ１０８ａｌｉｉｅｊｇｈｎ２Ｄｐ．ｏｌｒｉｎｉｒｇｓｇｕｎｖｈ，ｅｉａｃｏｅｉｎｅｊｇ
摘
要：针对一维元胞自动机网络模型的转发过程随机化，维模型缺乏拥塞特性分析的缺陷，出了一种基二提
于二维元胞自动机的网络模型。根据ＴＰＩＣ／Ｐ拥塞控制协议设计了元胞更新规则，设置不同的元胞队列长度并
以增强网络的异构性。利用该模型仿真得到了拥塞相态下的节点负载、点处理延时具有白噪声特性和１ｆ噪节／声特性。通过该模型观测到局部网络与整个网络负载特性的关系，明该二维元胞自动机网络模型具有可扩展表性，用于大规模网络的行为建模研究。适
１０８Ｃｉ；．ｕｎｎＣｍｕｒＣｎｅ，Ｙｎａｎｅｉ，ｕｍｎ５２３，ｈｎ）００４，ｈｎ３Ｙｎｏｐ￣ｅｔａａｒｕｎｎＵ＆ｍｔＫｎｉｇ６０２Ｃｉａｙ
ＡｂｔａｔＡｉｎｏｉｒｖｈｈｒｃｍｉｇｕｈａａｄｍｏｗｒｉｇａｄｌｃｉｇａａｙｉｏｏｇｓｉｎｉｎ — ｉｎｓｒｃ：ｍｉｇｔｍｐｏｅｔｅｓｏｔｏｎｓｓｃｓｒｎｏｆｒａｄｎｎａｋｎｎｌｓｓｆｃｎｅｔｎｏｅｄｍｅ — ｏｓｏａｎ．ｉｎｉｎｌｅｌｌｒａｔｍａｉｎｍｏｅ．ｈｓｐｐｒｐｏｏｅｅｒｄｌａｅｎｔｅｔｏｄｍｅｓｎｌｅｌｉｎｌｄｔｄｍｅｓｏａｌａｕｏｔｄ１ｔｉａｅｒｐｓｄａｎｔｋｍｏｅｓｄｏｈｗ．ｉｎｉａｅ — ａｗｏｃｕｏｗｏｂｏｌｌｒａｔｍａｏ．ＴｅｔｎｉｏｕｅｏｅｌａｅｉｎｄｉｃｏｄｎｅｗｔＣ／Ｐｃｎｅｔｎｃｎｒｌｒｔｃ１ｎｈｅ — ｕａｕｏｔｎｈｒｓｔｎｒｌｆｃｌｗｓｄｓｇｅｎａｃｒａｃｉＴＰＩｏｇｓｉｏｔｏｏｏ．ａｄｔｅｃｌａｉｓｈｏｏｐｌｌｒｉｈｄｌｓｗｉｉｅｅｔｕｕｅｇｈｉｒｅｏｅｈｎｅｔｅｈｔｒｇｎｉｆｔｅｎｔｏｋｈｅｓｌｔｎｒｓｌｕａｔｅｍｏｅｔｄｆｒｎｅｅｌｎｔｎｏｄｒｎａｃｈｅｅｏｅｅｔｏｅｗｒ．Ｔｉａｉｅｕｔｎｗａｈｆｑｔｙｈｍｕｏｓ

一种自组织的二维元胞自动机网络模型及分析

Ｋｅｒｓｅｏｍｏｅ；ｓｌ－ｒａｉｅ；ｃｔａｈｒｃｅｓｉ；ｌｎ－ａｇｅｅｄｎｅｅｌｌｒａｔｍａｏｙｗｏｄ：ｎｔ￣ｗｄｌｅｏｇｎｚｄｒｃｃａａｔｒｔｆｉｌｉｉｃｏｇｒｎｅｄｐｎｅｃ；ｃｌａｕｏｔｎｕ
０引言
￣ｔｔｅ已经发展成一个由多类业务、ｍｅ多种协议和不同拓扑结构等组成的复杂系统，现出更加复杂的动态特性和异呈构特征。了解这个复杂系统的动态特性对于高效率协议的设计和高性能网络的构建有着重要意义，已经有越来越多的研究人员投入到了对它的研究之中。
Ｊｎｕｅ姗ຫໍສະໝຸດ 种自组织的二维元胞自动机网络模型及分析
贺正求贺建民张叶琳，，（．１解放军理工大学指挥自动化学院，江苏南京２００；１０７２解放军理工大学通信工程学院，．江苏南京２００）１０７（ｚｚｌ６．ｏ）ｈｑｙ＠１３ｃｒｎ
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ａｅ－ｒａｉｅｅｗｏｋｍｏｅａｅｎｔｏｄｍｅｓｏａｅｕａｕｏｔｎＷａｒｓｎｅ．Ｗｅｓｄｅｈｓｌｏｇｎｚｄｎｔｒｄｌｂｓｄｏｗ．ｉｎｉｎｌｃｌｌｒａｔｍａｏｓｐｅｅｔｄｆｔｉｄｔｅｕｃｉｃｈｒｃｅｓｃａｄｌｎ－ａｇｅｅｄｎｅｉｈｅｗｏｋ．Ｅｅｙｃｌｉｅｍｏｅｏｒｓｓｏｅｒｕｅｎａｄｍｒｉａｃａａｔｒｔｎｏｇｒｎｅｄｐｎｅｃｔｅｎｔｒｓｔｌｉｉｎｖｒｅｌｎｔｄｌｃｍｐｅｎｏｔｒａｄｒｎｏｈｉｎｍｂｒｏｏｔ，ａｄｉＣｇｌｔｈａｅｏａｋｔｒｌａｅｏｅｈｓｓａｃｒｉｇｔｅｃｎｅｔｎｓａｅｐｒｅｖｄｂｈｕｅｆｓｓｎｔａｒｕａｅｔｅｒｔｆｐｃｅｅｆｔ、ｏｔｃｏｄｎｏｔｏｇｓｏｔｔｅｃｉｅｙｔｅｈｎｅｅｓｈｈｉｃｌ．Ｉｉｓｏｎｔａｎｅｅｃｎｒｌｏｅｃｎｅｔｎｃｎｒ１ｃａｉｍ，ｔｅｎｔｏｋｉｐｉｅｔｃｔａｔｔ，ａｔｏｇｅ１ｔｓｈｗｔｄｒｔｏｔｆｏｇｓｏ．ｏｔｏ．ｈｕｈｏｈｔｉｍｅｈｎｓｈｅｗｒｓｏｓｄａｒｉｌｓａｅｌｈｕｈｉｃ

融合多源信息的元胞自动机交通流模型

融合多源信息的元胞自动机交通流模型随着城市化进程的不断发展和交通流量的快速增长，如何合理优化城市交通系统成为了亟待解决的问题。

为了解决交通流量管理中遇到的挑战，研究人员开始使用元胞自动机交通流模型作为一种有效的工具。

元胞自动机交通流模型结合了多源信息，并能够对城市道路网络中的交通流进行模拟和预测。

本文将重点介绍融合多源信息的元胞自动机交通流模型，并详细分析其优势和应用前景。

一、元胞自动机交通流模型简介元胞自动机交通流模型是一种基于交通流动的个体自动行为的模拟方法。

它将整个道路网络划分为多个元胞，每个元胞代表一个交通单元，如车辆或行人等。

通过定义元胞之间的规则和交互方式，模型可以刻画城市道路系统中的交通流动情况。

元胞自动机交通流模型使用自动机理论和网络拓扑结构相结合的方法，具有模拟真实交通行为的优势。

二、多源信息融合的意义和方法多源信息的融合对于提高交通流模型的准确度和预测能力至关重要。

常见的多源信息包括道路网络拓扑结构、车辆速度、交通信号灯状态、道路岔口等。

通过合理融合这些信息，可以更好地模拟城市交通流动的实际情况。

在元胞自动机交通流模型中，多源信息融合的方法主要包括以下几种：数据融合、模型融合和参数融合。

数据融合是将来自不同数据源的交通数据进行处理和整合，以获取全面准确的信息。

模型融合是将不同类型的交通模型进行整合，并基于多种模型的结果进行预测和优化。

参数融合是将不同参数的评估结果进行整合，以获取更加全面和准确的评估结果。

三、融合多源信息的元胞自动机交通流模型的优势融合多源信息的元胞自动机交通流模型相比传统模型具有以下优势：1. 准确性提高：多源信息的融合使得模型更加贴近真实交通情况，模拟结果更准确可靠。

2. 鲁棒性增强：多源信息的融合使得模型对于数据噪声和不确定性具有更好的适应和鲁棒性。

3. 预测能力增强：多源信息的融合使得模型在预测和优化交通流方面具有更高的准确性和可信度。

四、融合多源信息的元胞自动机交通流模型的应用前景融合多源信息的元胞自动机交通流模型在城市交通系统优化和管理中具有广阔的应用前景。

基于二维元胞自动机的温度场模型的分析

１传热密度函数及热源的推导．２
热源温度场迭加法的基础是瞬时点热源在无限大介质中瞬时发出一定热量后的任何时刻的温度场的解。铣削过程中，铣刀片不规则面热源的求解，可以从点热源出发来求解。表面受热密度函数表达式Ｈ为
向细致方向发展，不断地提高自身的复杂度和精细度的过程。元胞自动机忙（ｅｕｒｕｍｔ，Ｃｌｌｔａ简称Ｃ）ｌａＡｏａＡ是
研究自组织过程的有效工具，在揭示复杂系统的演化规律等方面有独到之处。它的出现使得很多应用传统的算法解决起来相当困难或根本无法解决的问题，得以妥善的解决。
第２卷第１８期２１０２年１月
齐齐哈尔大学学报
ＪｕｒａｆｑｉａｒｉｅｓｔｏｎｌｏＱｉｈｖｒｉＵｎｙ
Ｖ０．８Ｎ．１．ｏＩ２
Ｊｎ，０２ａ．１２
基于二维元胞自动机的温度场模型的分析
吕凯
（吉林师范大学计算机学院，吉林四平１６０３００）
１车削温度试验数据
１１试验原理．
试验设备ｐ１：采用机床型号为Ｃ６４Ａ１０卧式车床；ＴｅｏｉｏｈｒＶｓｎ非接触式集成化在线式红外热像仪；ｍｉ
ＫＳＬＲ５７Ａ电荷ｅｔｍＶＩＥ一００ＴｎｕＩ计算机。ｉ工件材料：Ｃｌｏ／；３ｒｌＶ工件外形：Ｍ４弦长为８ｍ，Ｏｍ半径为１６ｍ０ｍ的扁圆柱。刀片牌号：波形刃铣刀片：Ｙ５５Ｔ３；刀片规格：１ｒ６ｍ× ６ｍ方形可转位铣刀片。ａ１ｍ
时刻为计算零点。将采集的数据进行拟合得到温度与时间的变化方程。波形刃刀尖各时刻温度Ｍｔｂａａ方程为ｌ

基于元胞自动机的人员疏散模型设计与实验

ｉｎａｌｌｆｉｅｌｄｓｏｆｓｏｃｉａｌａｎｄｎａｔｕｒａｌｓｃｉｅｎｃｅｓ。ｉｎｃｕｒｒｅｎｔｅｒａｗｉｔｈｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｏｆｉｎｔｅｍｅｔｆｏｔｈｉｎｇｓａｎｄｂｒｏａｄｂａｎｄｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ。ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｂｅｃｏｍｅｓｍｕｃｈｗｉｄｅｒ．Ｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｐｉｒｎｃｉｐｌｅｏｆｃｅｌｌｕｌａｒａｕｔｏｍａｔａ，ｗｅｅｓｔａｂｌｉｓｈａｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｅｖａｃｕａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｍｏｄｅｌ
第３Ｏ卷第７期
２０１３年７月
计算机应用与软件
ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄＳｏｆｔｗａｒｅ
Ｖｏ１． ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ０Ｎｏ．７
Ｊｕ１．２０１３
基于元胞自动机的人员疏散模型设计与实验
任小娟
（山东英才学院山东济南２５００１４）
摘
要
元胞自动机作为一种动态模型与通用性建模的方法，其应用几乎涉及社会和自然科学的各个领域，在当前物联网技术、
宽带通信技术时代得到了更加广泛的应用。利用元胞自动机原理建立人员疏散的数学模型，模型采用二维元胞自动机技术，确定元胞空间和元胞状态，根据实际情况建立人员移动行为规则并讨论元胞重复行进次数和危险物质扩散对人员行为的影响。实验结果

基于二维元胞自动机的网络模型

Ab stract: A mi ing to mi prove the sho rtcom ings such as random forw ard ing and lack ing ana ly sis of congestion in one dmi en siona l and tw o dmi ensiona l ce llular automa tion mode,l th is pape r propo sed a netw ork m ode l based on the tw o d mi ensiona l ce l lu lar automa ton. T he transition rule o f cells w as designed in acco rdance w ith TCP / IP congestion contro l pro toco,l and the ce l lu lar in the model was w ith different queue leng th in order to enhance the he terogeneity of the ne tw ork. T he smi ulation results revea l tha t the traffic load o f the node and the p rocessing delay of the node are w ith cha racte rs of wh ite noise and 1 /f no ise. T he d ifference o f the load character istics be tw een the loca l netwo rks and the entire netwo rks is also observ ed. It is shows tha t the m ode l based on the tw o d mi ensiona l cellu lar automa ton is sca lable and applicable for research on the behav ior o f large sca le netwo rks. K ey words: congestion; ce llu lar autom ation; load; de lay

基于元胞自动机的城市交通流模拟与仿真研究

基于元胞自动机的城市交通流模拟与仿真研究近年来，随着城市化进程的不断加快，城市交通问题日益凸显。

为了解决城市交通流量高峰时的拥堵问题，提高交通效率，研究人员们开始使用元胞自动机模型来进行交通流模拟与仿真研究。

一、元胞自动机模型简介元胞自动机是一种复杂系统建模与仿真的重要工具。

它由一系列格点（元胞）组成的二维网格构成，每个元胞代表一个交通参与者，可以是车辆、行人等。

每个元胞都有一定的状态和行为规则，如按照红绿灯信号进行行驶或停止等。

二、城市交通流模拟城市交通流模拟主要包括流量模拟和行为模拟两方面。

流量模拟通过统计每个时刻通过某一点的交通流量，来研究交通流量的分布和变化规律。

而行为模拟则是通过调整元胞的行为规则，控制交通参与者的行为，以实现交通流的优化与控制。

在城市交通流模拟过程中，研究人员可以根据真实的路网和交通组成，将其构建为元胞自动机模型，然后通过调整元胞的状态转换规则，模拟出不同时间段内的交通流量分布、拥堵现象等。

这样可以帮助决策者更好地了解和分析城市交通问题，从而制定更科学合理的交通规划方案。

三、元胞自动机在城市交通流仿真中的应用元胞自动机模型在城市交通流仿真中有着广泛的应用。

通过模拟交通流的运行情况，可以评估不同交通组织方式的效果，如交叉口信号灯、交通流量管制等。

此外，还可以通过模拟不同交通流量分布情况下的交通拥堵现象，探索拥堵产生的原因和解决方法。

另外，元胞自动机模型还可以用于研究特定道路网络中的交通流特性。

例如，可以通过模拟不同区域的交通流量分布，并分析路段的通行能力，以找出导致交通瓶颈的关键路段，并采用合适的调控措施来改善交通流动性。

四、元胞自动机模型的优势和挑战元胞自动机模型在城市交通流模拟研究中具有以下优势：首先，可以模拟大量交通参与者的行为，从而更真实地反映交通流的特征。

其次，可以通过调整元胞的行为规则，实现交通流的优化与控制。

再次，模型参数可调性强，模型灵活性高，适用于不同道路网络和交通组织方式的研究。

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。

考虑车辆长度及其转向效应的二维元胞自动机混合交通流模型

Ｓｅ．，００ｐｔ２７
文章编号：０１７４（０７增一２２０１０—４５２０）０６—６
考虑车辆长度及其转向效应的二维元胞自动机混合交通流模型
陈宁国，章薛郁ｈ刘，
（．广西大学物理科学与工程技术学院，西南宁５００；．海大学上海市应用数学与力学研究所，海２０７）１广３０４２上上００２
两个交叉方向流动的特征．
通过研究它的平均速度与车辆密度的关系，现模型存在一个临界密度，现出交通流的一个基本发表特征．后，们对这个模型又做了许多进一步的探索，考虑交通灯的影响，故的影响，子之人如卅］事］格
的影响，平均场理论计算临界点［和用格子Ｂｈｍａｎ方法来研究系统的演化Ｄ］系统相变及其用１妇ｏｚｎｚ，
利用ｑ等．观这些工作，纵尽管考虑到了实际交通中的各种情况，对于前面所述的城市交通网络的但混合交通这一基本特点似乎还未提及．文在Ｂ型的基础上作了改进，先引入混和车流，后考本ＭＩ模首然虑到实际的车辆转向行为，又引入含车辆转向的混合流模型，之后分别对它们作了模拟和分析．
摘要：Ｂ对ＭＬ模型作了扩充，出混合交通流ＢＬ模型，拟得到它们的密度一平均速度曲线，而得到系提Ｍ模进统在不同情况下的临界密度以及车辆长度的影响．虑到车辆的转向行为，一步模拟了有车辆转向的情形，考进

元胞自动机256种规则

元胞自动机256种规则
元胞自动机256种规则是一种数学模型，用来模拟复杂的行为。

它是一个二维网格，每个单元格里有一个或多个状态，如“生”或“死”，“黑”或“白”等。

每一步，每个单元格都会采取以下行为：
1. 检查相邻单元格的状态；
2. 根据这些状态和具体的规则，改变当前单元格的状态；
3. 重复上述步骤，直到模拟结束。

元胞自动机256种规则是一种特殊的规则，它使用8个二进制位来表示每个状态。

每个状态都有一个不同的规则，总共可以构成256种不同的规则。

这些规则可以用来产生复杂的模式，包括漩涡、流形、尾迹等。

该模型可以用来模拟细胞生物学中的复杂行为，也可以用于模拟时空模式，如空气污染、气候变化等。

基于元胞自动机模型的人员疏散仿真研究

第26卷第10期计算机仿真2009年10月文章编号:1006-9348(2009)10-0319-04基于元胞自动机模型的人员疏散仿真研究陶平,张小英,马恒亮(华南理工大学电力学院,广东广州510640)摘要:公共安全是经济发展和社会稳定的基础。

近年来由于火灾、地震、恐怖活动等突发因素诱发的公共场所人员安全事故屡见报道,在公共场所的安全设计中,安全疏散性能已成为至关重要的因素。

为解决上述问题,人员疏散的计算机仿真对提高公共场所的安全疏散性能具有重要意义。

对于出口距离最近的原则建立人员疏散的二维随机元胞自动机模型,其中考虑人员绕行的影响,并利用M atl ab软件编写了疏散过程的程序,对大空间疏散人群进了仿真,得到了人员疏散基本规律及疏散时间。

研究表明:考虑人员绕行的模型更能体现真实的疏散情景。

关键词:元胞自动机;人员疏散;疏散仿真中图分类号:TU972+.4 文献标识码:ASim ul ati on of Personnel E vacuati on Based onCellul ar A uto m aton M odelTAO P i n g,Z HANG X iao-ying,MA H eng-L iang(P o w er E lectr i c Coll ege,Sout h Ch i na U n i ve rs i ty o f T echno logy,G uang z hou G uangdong510640,Ch i na) AB STRACT:Publi c sa fety i s the f oundati on o f econo m i c deve l op m ent and so cial stab ility.Se ri ous acc i dents w it h enor m ous pe rsonne l cas ua lty caused by fire,earthquake,terror is m etc.,have been repo rted frequen tly i n recent years.A s a result,eva l uation of the safety evacuation property i n design of a pub lic bu ildi ng has becom e one o f t he key procedures.P ersonne l evacuati on si m ulation is o f g rea t si gn ifi cance for i m prov i ng sa fety evacuation properties o f publi cbuildings.F or that purpose,t he pape r se ts up a random t wo-d i m ensi ona l ce ll u l a r au t om aton model based on thepr i nciple of nea rest d istance to w ards t he ex it.On that bas i s,the paper considers a de tour facto r t o i m prove th i s m ode,l and dev elops an evacua tion prog ram i n M atlab t o si m ulate t he persona l evacuati on process of a huge space,andge ts t he basi c la w and ti m e o f ev acuati on.It i s shown t ha t a m ode l consi der i ng detour factor w ill g i ve be tter results.K EY W ORDS:Cell u l ar auto m aton;Personne l evacua ti on;Evacua ti on si m u lati on1 引言近年来,公共场所的安全疏散问题日益突出并逐步受到重视。

一种无线传感器网络节点局部动态自组织方法

的状态，因此，能够获得最佳监测效果。仿真实验表明，在探测目标不断运动的情况下，算法能很好地进行活跃节点的选择，实现能量在全局的均衡使用，大大提高了网络生存期。
关键词：水环境监测；线传感器网络；无元胞自动机；态簇动中图分类号：Ｐ０．Ｔ３１６文献标志码：Ａ文章编号：６１０３（０１Ｏ１７ — ４６２ｌ）２—００Ｏｏ１一８
第２４卷第２期２１０１年４月
常州工学院学报
ＪｕｎｏｆＣｈａｇｚｏｎｔｔｅｏｃｎｌｇｏｒ￣ｎｈｕＩｓｕｔｆＴｅｈｏｏｙｉ
ＶＯ．４Ｎｏ２１２．
Ａｐ．０１ｒ２１
一
种无线传感器网络节点局部动态自组织方法
信号强度也随之不同。因此，传感器节点状态（休眠或活跃）的转换不能仅考虑相邻节点状态，还应该考虑目标信息的影响。基于此，根据目标运动的当前测量数据或者历史记录确定目标的运动特征，然后结合目标的当前位置、速度、运动方向等信息预测目标的未来位置，无线传感器网络据此决定监测节点加入与退出簇，以获得目标信息的最大收益及其代价的最小消耗。１１模型建立．
ｒｕｄｔｅｏｊｔ，ｂｅｔｅｔｏｉｒｇｒｕｔＴｅｓｌｔｎｒｓｔｓｏａｅａｏｔｍａｏｎｂｓｉｉａｌｔｇｔｈｂｓｍｎｔｉｅｓｈｉａｏｕｓｈｗｔｔｈｌｒｈＣｈｃｅｔｓｅｏｅｏｎｓ．ｌｍｕｉｅｌｈｔｇｉｎ

二维元胞自动机的温度场数学模型的建立

二维元胞自动机的温度场数学模型的建立佚名【摘要】铣刀片的材料主要采用硬质合金和金属陶瓷等脆性材料，在切削过程中产生的热应力造成热疲劳损伤是刀具破损的主要原因，因此，研究切削过程中产生的温度，以及在切削过程中的温度变化对于揭示刀具破损磨损是十分重要的内容，该文以二维元胞自动机思想为基础，建立铣刀片的温度场模型，根据此模型研究温度在铣刀片内部的变化规律。

%Insert material mainly made of hard alloy and metal brittle materials such as ceramics,produced in the cutting process of the thermal stress caused by thermal fatigue damage is the main reason of the tool breakage,so the research on the cutting process of temperature and temperature evolution in the process of cutting tool breakage and wearing to reveal is the main content. In this paper,on the basis of 2D cel-lular automata thought,the model of temperature field of milling insert is established according to the study on the changing law of temperature in this model of milling insert inside.【期刊名称】《通化师范学院学报》【年(卷),期】2015(000)008【总页数】3页(P1-3)【关键词】温度场;二维元胞自动机;铣刀片【正文语种】中文【中图分类】TP301在铣削技术中，铣刀片的切削功能是保证加工出高质量产品和降低企业成本的重要因素，由于各种切削要求和环境的不同，对铣刀片的切削性能也提出了更高的要求，对开发研究和选择使用上都要求找到科学的评判方法.切削热是导致刀具破损的重要原因，周期性的热冲击可以导致刀具在切削过程中出现严重破裂，因此，研究切削温度对刀片的影响十分重要.元胞自动机[1] ( Cellular Automata, 简称CA) 是近些年研究自组织变化的有效工具，它的出现使得以前很多相当困难或根本无法解决的问题，得以有效的解决.因此，本文以元胞自动机理论为基础，建立温度场模型，模拟温度在刀片内部的分布，为提高铣刀片的切削性能打下基础.同时把元胞自动机理论应用于模拟刀片切削过程中温度场的分布，属起步阶段，相信可以为元胞自动机思想开辟新的发展方向.1.1 试验原理本文采用的测温方法为人工热电偶法[2]，此方法的基本原理是把热电偶的热端焊接在刀具要测温的位置上，通过信号传输系统和动态数据采集系统及镍-铬合金热电偶分度表，得到测温点的某一固定时刻的温度.所采用的测温传感器为K型标准热电偶，如图1所示，整个试验装置的制备如图2所示.图3 6个测温点图4 温度曲线铣削温度试验[3-4]采用波形刃铣刀片，直径D=160mm，材料采用45号钢，切削深度为2mm，进给量为36mm/min，刀盘转速为385rpm的条件下，获得刀具固定的6个点的测量温度，测温点如图3所示，通过编程获得6个点在一个周期内的时间温度曲线图如图4所示.1.2 传热密度函数及热源的推导通过实验得到切削参数(n=385rpm，f=36mm/min，ap=2mm)下的温度场数学公式(1)：其中θ=2013495862t4-51843592t3-259355t2+21604t1+118，xyz为坐标，为误差函数，可由误差函数表查得.2.1 模型的构建元胞自动机模型是由元胞、元胞空间、邻居及局部规则四部分构成.局部规则是模型中的核心内容.局部规则的确定必须以邻居模型的构成而获得，本文选取VonNeumann邻居模型，采用四个元胞邻居，如图5所示.VonNeumann邻居模型定义了中心元胞受周围四个元胞在这一时刻对它的影响，因此，中心元胞的温度的下一个时刻的值由四个邻居元胞和自身温度的共同影响决定.2.2 铣刀片规则梯度热源的元胞算法局部规则是建立元胞自动机模型中最核心的内容，温度就是根据局部规则的原理而发生变化的，用热力学来研究元胞之间温度的传递是局部规则制定的基础，温度在时间空间域中的分布，称为温度场，它可表示为公式(2)：在单位时间内通过单位面积的热量，称为热流密度，即公式(3)：我们可以得到导热方程为公式(4)：式中ρ表示密度(kg/m3)；c表示比热容(J/(kgK))；t表示时间(s)；λx,λy,λz表示沿x，y，z方向的热导率(W/(mK))；Q=Q(x,y,xz,t)表示材料内部的热源密度(W/kg).上式中，表示的是三维方向上所需要的热量，由于本文研究的温度场模型是二维的，做简化处理后的方程为公式(5)：由于元胞自动机的思想要求把研究的实体进行网格划分，本文将切削区域划分不连续的点，形成网格，网格步长分别为xi+1,j-xi,j=Δx，yi,j+1-yi,j=Δy，此模型我们取单元格步长是均匀的.中心差分法公式(6)、(7)、(8)如下：将(6)、(7)、(8)代入(5)可得公式(9)：在划分单元时，我们令Δx=Δy，则上式可化为公式(10)：公式(10)即为元胞自动机的温度传递公式，通过此公式可以推导出中心元胞在下一时刻的温度值，因此，本文把公式(10)定义为二维元胞自动机温度场模型的局部规则.本文通过实验和理论的结合，以铣削温度实验为基础，对铣刀片热源受热密度函数进行了研究；以元胞自动机的理论为基础，通过刀片测温实验得到温度数据，建立了以VonNeumann模型为邻居模型，公式(10)为局部规则的二维元胞自动机温度场模型系统，为元胞自动机理论提供一次新的拓展尝试，同时为研究铣刀片温度分布打下基础.【相关文献】[1]曹伟.元胞自动机与计算机模拟[J].丹东纺专学报,2005(02).[2]吕凯.基于二维元胞自动机的温度场模型的分析[J].齐齐哈尔大学学报(自然科学版),2012(01).[3]吕凯.基于2D元胞自动机的铣刀片温度场算法的建立[J].哈尔滨商业大学学报(自然科学版),2012(02).[4]吕凯.基于2D元胞自动机的铣刀片温度场评价准则研究[J].哈尔滨商业大学学报(自然科学版),2009(06).。

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
摘要：船舶交通流是指在海上或河道中船舶的交通状态和交通规则。

研究船舶交通流
的特性对于改善港口和航道的管理、减少事故和提高交通效率具有重要意义。

本文基于元
胞自动机模型，建立了一个双向航道船舶交通流模型，并进行了仿真实验，得到了一些有
意义的结果。

实验表明，该模型可以有效模拟双向航道船舶交通流的行为，有助于人们对
该交通流的特性和规律有更深入的理解。

2. 研究方法
本文采用元胞自动机模型对双向航道船舶交通流进行建模和仿真。

元胞自动机是一种
离散的动力学系统，用于模拟具有空间和时间分布的复杂行为。

该模型基于以下假设：（1）船舶的行为主要受到其周围船舶的影响，船舶会根据周围船舶的速度、位置等信息调整自
身的行驶策略；（2）船舶之间存在一定的安全距离，船舶会根据安全距离避免与其他船舶发生碰撞；（3）船舶在航道中的行驶速度受到航道限制等因素的影响。

3. 模型构建
双向航道船舶交通流模型基于一个二维网格，每个网格称为一个元胞。

每个元胞可以
为空或者包含一个船舶。

模型中的船舶具有一定的状态和行为规则，如速度、位置、航向等。

船舶根据周围邻近元胞的船舶状态和航道限制等信息来更新自身的状态和行为。

4. 仿真实验
基于所建立的模型，进行了一系列的仿真实验。

通过调整不同的参数和初始条件，观
察了船舶交通流的不同状态和行为。

实验结果表明，在一定的初始条件和参数设定下，船
舶交通流会出现凝聚现象，形成船队。

在船舶密度较高的情况下，船舶交通流会出现拥堵
现象，交通效率下降。

基于元胞自动机人员疏散模型的分析研究

基于元胞自动机人员疏散模型的分析研究作者：孙敏王中华来源：《科技视界》 2014年第4期孙敏王中华(安徽理工大学能源与安全学院，安徽淮南 232001)【摘要】元胞自动机广泛应用于社会和自然科学的各个领域，是一种动态模型和通用型的建模方法。

将元胞自动机原理运用在建筑物火灾时期人员安全疏散环节中，采用二维元胞法，确定元胞空间和元胞状态，分析研究了具体情况下人员移动行为规则以及危险物扩散对人员行为的影响。

设计出了一套基于元胞自动机的人员疏散模型。

【关键词】元胞自动机；人员疏散；行为规则；模型０引言现代社会中，公共安全以已经纳入了人们议事日程，是人类可持续发展的重要支柱。

国家中长期科学和技术发展规划（2006—2020）将公共安全确定为11个科学研究的重点领域之一。

其中建筑火灾人员疏散已经成为了近年来急需解决的课题。

据悉，每年大部分的公共死伤人数都是由于建筑火灾造成的人员死伤数。

为了更多的减少建筑火灾时期人员的伤亡，就要清楚的了解各种因素的相互作用对人员疏散的影响。

为了探究建筑火灾时期的影响人员疏散效率各要素的作用机理，采用基于元胞自动机的人员疏散模型进行分析。

结果表明元胞自动机疏散模型具有一定的真实性和指导性。

１元胞自动机模型理论简介元胞自动机(cellularautomata，CA)模型是最具代表性的微观离散模型，最早由VonNeumann 和 Ulam 提出。

元胞自动机作为一个时间、空间、状态都离散的数学模型框架，通过单元间的相互作用来构造动态演化系统，具有较强模拟各种物理系统和自然现象的能力。

这是元胞自动机广泛应用于社会、经济、环境、地学、生物等领域的原因。

目前，人们已经将元胞自动机应用到在交通流和行人流模型中，再现了真实交通流中各种现象的发展规律过程。

元胞自动机最基本的组成包括元胞(Cell)，元胞空间(Lattice)，邻域(Neighbor)，规则(Rule)。

元胞自动机可以视为由一个元胞空间和定义在该空间的变换函数所组成，可以用一个四元组表示:A= ( d,S,N,f )(1)式(1)代表一个元胞自动机系统；d是一个正整数，表示元胞自动机的维数；S是元胞的有限的离散的状态集合；N表示空间邻域内元胞的组合，即包含各个不同元胞状态的空间矢量，记为：N = (S1,S2,S3,…Sn )，n是邻域内元胞的个数；si属于Z ( 整数集合)，i= (1,2,…, n)；f是变化规则，为将Sn映射到S上的一个局部转换函数。

基于元胞自动机的文化传播模型

基于元胞自动机的文化传播模型发布时间：2021-03-29T10:53:00.033Z 来源：《文化研究》2021年3月下作者：李梓昊、龚运炀、殷艺铭、刘烨[导读] 文化的最大特点不是脱离民族特有的生活生产方式，而是民族个性。

民族审美习惯的生动表现对于文化传承过程尤为重要。

在假定移民迁移至其他环境以后，使用元胞自动机模型来拟合当前状态和邻近元胞的影响，并根据一定的规则动态更新元胞的下一个状态。

预测文化自我保护的内在因素。

四川成都西华大学电气与电子信息学院李梓昊、龚运炀、殷艺铭、刘烨 610039摘要：文化的最大特点不是脱离民族特有的生活生产方式，而是民族个性。

民族审美习惯的生动表现对于文化传承过程尤为重要。

在假定移民迁移至其他环境以后，使用元胞自动机模型来拟合当前状态和邻近元胞的影响，并根据一定的规则动态更新元胞的下一个状态。

预测文化自我保护的内在因素。

1.模型准备研究方法：细胞自动机模型(I) 细胞自动机1元胞自动机（CA）是一种模拟局部规则和局部连接的方法。

典型的元胞自动机是在网格上定义的。

每个点上的网格表示一个单元和一个有限的州政府变更规则适用于每个单元，同时执行。

因此，元胞自动机是一种模型或方法框架的总称。

定义：设C为元胞自动机系统。

经典的元胞自动机系统由四部分组成：细z'x'z胞、细胞状态空间、先导和局部进化规则。

它的数学表达式是(6)其中La离散单元空间，也称为网格；a表示元素空间的维数；S表示单元的状态；N表示字段中的单元组合；f表示单元状态转换函数。

二维元胞自动机的定义比较复杂，但常见的邻域模型有三种：von Neumann型、Moore型和扩展Moore型。

在元胞自动机模型中，细胞按照规则并行更新。

单元的当前状态及其相邻单元的当前状态决定了下一次单元的状态。

(II) 基于假设的文化交流元胞自动机结果特征因为研究对象是从其他国家移民过来的人，他们背井离乡，饱受痛苦。