汪明艳, 耿祥义[1]2002年在《JAVA模拟细胞自动机》文中研究表明简要介绍了细胞自动机模型和理论的研究及应用背景．以ＪＡＶＡ语言为仿真工具,用二维细胞自动机摸型模拟了十字交叉路口的交通控制流,并从中得到了一些启发,进一步展现了细胞自动机的广阔应用前景．
王红霞[2]2008年在《基于粒子系统的烟花仿真与实现》文中研究指明随着计算机图形技术的飞速发展,计算机图形学已经成为了快速、经济地生成图形,处理图形的有力工具。用计算机生成真实感图形一直是计算机图形学中最具有挑战性的研究方向之一,其中,不规则物体的建模是该领域的研究重点和难点。在不规则物体建模方法中,粒子系统方法被公认为是最成功一种图形生成算法之一,并得到了深入的研究和广泛的应用。基于细胞自动机的模型,其机构比较简单,单组和效果复杂,变化规则可以通过布尔运算来表示,从而节省了内存,提高了速度,有利于云团、气流的简单场景的模拟。生成客观世界真实感图形的关键是建立恰当的模型。在虚拟环境中,有一类不规则物体,即特殊效果(如烟雾、火焰、碎片等),它们具有不光滑性、不确定性、不规则性以及运动变化性,而且这种变化是极其复杂、混乱的,并受到周围环境的影响,不可能精确的描述它们,对它们的研究十分困难。然而这些效果却是某些虚拟场景(如虚拟战场)中必不可少的组成部分,因此对不规则运动物体的建模理论及其真实感图形生成算法的研究成为计算机图形学中的难点之一。尽管如此,在对不规则物体的研究上,国内外学者一直在努力探索,并取得了一些成果。自然景物的模拟是一个不断逼近真实视觉效果的过程。所谓真实效果,就是要在计算机上模拟真实景物存在的环境因素,最重要的是景物在自然环境中的受力分析,从最基本的重力影响,到环境中的风力、温度、空气的浮力等等对景物的运动效果都会产生至关重要的影响。本次研究,采用粒子系统方法模拟烟花在自然环境中绽放的效果,在粒子运动过程中,考虑烟花燃放过程中的风力、空气浮力、温度对烟花效果的影响,根据牛顿第二定律,模拟烟花粒子在综合力场中的运动,建立综合力场中烟花粒子的运动模型,并将其在计算机上实现。产生的烟花效果随风力、温度的不同而发生变化,仿真效果更加生动逼真。自然景物的生成与模拟一直是计算机图形学和动画研究中的热门课题,其中烟花等的模拟更具有挑战性。粒子系统方法具有良好的随机性和动态性,是动画研究中的有力工具。细胞自动机固有的组成单元的简单性,单元之间作用的局部性和信息处理的高度并行性,并表现出复杂的全局特性等特点,因此,研究利用细胞自动机与粒子系统相结合的方法对自然景物进行动态模拟,有着重要的科学意义和广泛的应用前景。
汪明艳[3]2001年在《JAVA模拟细胞自动机》文中研究说明细胞自动机提供了分步并行计算系统的数学模型，它在新一代计算机结构设计中有重要意义。细胞自动机在模式识别、图像处理及人工智能中有着重要应用。细胞自动机自八十年代以来已受到重视并取得很大应用，是造型与仿真的有用模型。由于细胞自动机是一个非线性的动力系统，对系统的预测和分析相当困难复杂，在研究中用数学描述它极为困难，必须用计算机模拟才能加以完成，因此细胞自动机的仿真研究在该领域有着重要的地位。 本文系统介绍了细胞自动机模型和理论的研究及应用背景，综述了国、内外细胞自动机研究的进展情况；同时又对人工生命的研究范畴、应用前景等做了较系统的介绍，并简要介绍了有关计算机仿真的一些内容。大量文献表明，目前对细胞自动机的研究更多的是基于一维细胞自动机模型，而为了更好地仿真自然界中的物理、化学、生物等复杂现象，二维细胞自动机模型具有更大得研究及应用价值。本课题编制了两个仿真程序。这两套程序都是用JAVA语言编制的，并且所设计的细胞自动机模型都是在二维平面状态空间上的模型。我们首先建立了一个具有生命规则的二维细胞自动机模型并作了模拟演示实验，这个仿真程序说明细胞自动机可在计算机上模拟生命现象或类似于生命的行为。最后，我们用二维细胞自动机模型模拟了交叉路口的交通控制流，取得了较好的成果，并从中得到了一些启发，进一步展现了细胞自动机的广阔应用前景。
曹新学[4]2014年在《免疫系统的可视化计算模型研究》文中认为生物免疫系统是一个具有自组织、自适应性质的复杂智能系统。近年来,伴随着医学、生理学研究的长足进步,免疫系统的一些特点引起了各个研究领域学者的广泛关注。他们希望从研究免疫系统机制的过程中得到一些灵感和启发,然后通过对免疫系统机制进行仿生,从而建立新型信息处理系统——人工免疫系统。目前,研究人员已经通过借鉴或者模仿生物免疫系统中的智能性这种方式,解决了诸多工程领域的难题。比如,根据生物免疫系统的分布性、自适应性和动态平衡等特点建立的人工免疫网络模型,不仅新颖而且实用,目前已经成为智能控制领域一种重要的解决方法。因此,研究免疫系统机制不管对医学领域还是对人工免疫领域都有着重要的意义。为了使来自不同研究领域的学者们更加方便有效的了解免疫系统机制,建立一种易于理解的免疫系统模型十分必要,本课题也正是基于这种需求而设计的。首先,介绍了免疫系统相关的生物学基础,包括免疫系统的组成、结构、主要功能、特点以及免疫应答机制等。通过介绍相关免疫系统的基本知识,为接下来免疫系统建模提供理论依据。其次,通过对理论免疫学、计算免疫学与人工免疫学叁者关系的阐述和分析,指出建立免疫系统模型的重要性。详细讨论了传统免疫系统建模方法,并总结了各种方法的优缺点。根据理想免疫系统模型的要求,提出叁层可视化免疫系统模型。接着,简单介绍了NetLogo这款多主体可视化仿真平台,并使用该平台对免疫机制中典型的细胞免疫过程进行了相应的可视化仿真。利用NetLogo自身独有的优势,实现了以C/S和B/S两种方式对模型进行访问。最后,讨论了目前常用的Java虚拟机,通过对比并结合本课题实际情况选择了Kaffe。接下来,通过向ARM平台移植Kaffe,实现了以B/S的方式在嵌入式浏览器中远程访问建立的免疫系统模型。
初晓[5]2008年在《基于粒子系统的实时烟雾模拟与实现》文中进行了进一步梳理在计算机图形学界,从上世纪80年代至今,对不规则自然景物的模拟一直是一个具有挑战性和应用前景的课题。如烟雾、火焰、云、闪电、雨雪、瀑布、浪花、尘埃、花草树木等自然景物的模拟都有很广泛的应用。主要应用领域包括:电脑游戏开发、影视特技制作、科学计算的可视化、虚拟现实系统和多媒体教学中。在这众多的自然景物中,烟雾属于可变形流体现象,外观形状非常不规则,没有光滑的表面,且运动规律受外界影响明显。因此对烟雾的模拟一直是不规则物体模拟的难点和热点。本文深入研究了粒子系统在烟雾模拟中的应用,对目前国内外烟雾模拟的方法做了分析和总结。并针对基于粒子系统原理的实时烟雾模拟算法进行了改进。本文根据烟雾扩散的运动规律,在原算法的基础上,引入了温度作为烟雾运动的影响条件,充分体现了温度对烟雾粒子受力的影响。此外本文考虑了空气动力学中对流项对烟雾扩散轨迹的影响以及不同风力场中烟雾运动规律的变化。在模拟烟雾扩散过程中的浓淡变化时,本文采用了透明度扰动函数。在绘制的过程中,通过为系统添加背景图片使产生的烟雾更形象,并通过添加按钮控制实现了人机交互。最后,本文基于Java语言和OpenGL图形库设计了一个演示系统,实现了论文中提出的算法。实验证明,改进后的烟雾模拟算法可以在普通PC机上实现实时烟雾的模拟。
吴忠, 汪明艳[6]2004年在《基于细胞自动机的交通流模拟控制》文中研究指明该文以JAVA语言为仿真工具,通过构造二维细胞自动机模型,对平面十字交叉路口的交通流进行了分析和模拟控制。仿真结果较为理想,这充分说明了细胞自动机极其广泛的应用前景。
赵洪秀[7]2014年在《细胞自动机在移动计算中的研究》文中研究表明随着国家的日益发展、人们生活水平的提高,越来越多人希望能通过智能移动终端享受更为流畅的移动体验,追求能随时随地无缝地访问各种媒介内容和应用程序,但是移动终端自身的计算能力与人们的需求增长速度不一致导致消费者个性化的需求不能即时得到回应。本文提出基于细胞自动机的移动负载转移均衡思想,将瘦客户端的计算能力转移到移动服务端,借助基于细胞自动机的移动Agent模型,减轻因服务器端负载均衡所承受的压力,使服务器端快速计算,从而避免移动终端自身短板问题(因电池容量小、自身尺寸小等先天不足导致适合人们需求的应用有限)给消费者带来的时延问题、设备消耗功率大的问题,满足人们多样化、个性化的需求。本论文的工作着重围绕从细胞自动机自身并行性角度,如何让移动服务器端实现负载均衡和节约系统资源以更好地响应客户端请求。首先论述解析细胞自动机相关理论,在此基础上,提出细胞自动机的环境建模方法和该模型方法的要点(限制条件、结构设计、边界条件和演化规则)进行讨论,对Pascal's Triangle Rule和Bermuda Triangle Rule两个规则的稳定性进行仿真比较,以确定适合应用于移动计算的细胞自动机演化规则,然后提出基于细胞自动机的移动Agent模型,详细描述其构成,并采用总响应时间指标比较其性能和进行实验分析。针对基于细胞自动机的移动Agent模型的静态平均分配策略,改进为采用动态分配策略,以便更好实现负载均衡和节约系统资源。通过讨论该模型在移动计算的推荐系统中的应用实例,说明模型的实用性及有效性。本论文的贡献与创新主要有：1)对一维细胞自动机的Bermuda Triangle Rule和Bermuda Triangle Rule两个规则在移动计算中的稳定性进行数学建模比较,得出Bermuda Triangle Rule是适合移动计算的细胞自动机规则的结论。2)重点工作是提出基于细胞自动机的移动Agent模型,详细讨论模型的构成部分并进行性能分析。在此基础上,将基于细胞自动机的移动Agent模型应用到改进推荐系统。3)针对细胞自动机平均分配任务的策略提出改进算法,采用动态分配策略并进行数学描述。
陈坤[8]2006年在《GIS在城市土地评价和动态模拟中的应用》文中研究表明城市规划的对象是以城市土地使用为主要内容和基础的城市空间系统，其任务是为各种城市活动和土地使用提供空间结构。地理信息系统(GIS)作为一种有效的技术方法，对于解决城市规划长期以来在研究方法和技术手段方面所存在的问题能够发挥巨大的促进作用。城市规划是GIS传统的重要应用领域之一。然而，目前已经建成的城市规划地理信息系统，在系统功能、应用范围、技术水平等方面还存在许多亟待解决的问题，有待于进一步提高和发展。论文重点讨论了如何构建城市建设用地适宜性分析模型、城市土地动态模拟模型，并利用GIS强大的空间分析技术实现了对城市土地的评价和动态模拟，为城市规划提供快速、多层次、高质量的信息服务和辅助决策。
蔡琳[9]2007年在《人工城市空间系统建模与仿真研究》文中研究表明20世纪80年代以来，信息技术革命加快了经济全球化发展的步伐，进而加快了城市化发展的进程。认识和理解中国城市化过程中城市空间演化的基本规律，建立城市空间演化动态模型，对城市空间演化过程中的动态行为进行有效的描述、模拟和预测，对于提供区域发展决策支持，不仅具有积极的理论价值，而且具有突出的现实意义。 城市空间演化系统是一个复杂系统，区域空间结构的演化被认为是大量微观主体的区位决策在时间维的累积和空间维的集聚过程，同时还应该重视宏观变化对微观主体的反馈和约束。这种微观和宏观不同尺度的关系问题已经成为当前城市空间演化系统研究关注的焦点。从城市系统中各个微观主体的交互作用，以及各主体与环境间的交互与反馈的角度来研究城市空间演化，能够更真实地模拟复杂的现实城市空间系统。 本文以城市空间演化为主要研究对象，将城市社会经济系统和空间系统相互融合，利用人工社会、平行系统等方法和理论，首次提出了人工城市空间系统的概念和框架；创新性地采用“自下而上”的MAS建模技术，构建了人工城市空间系统演化模型，模型中选取城市系统中的家庭、工业企业和商业企业叁类典型主体，对其影响城市空间演化的迁移、消亡、繁衍等具体行为进行了详细的模型设计，实现了城市空间中各类主体以及主体与环境间的交互作用；利用Swarm平台和Java语言，完成了模型的仿真程序。 重现城市化过程的仿真结果表明，所建立的人工城市空间演化系统的MAS模型具有合理性，能够对城市空间系统的自组织演化过程做出较好解释。模型演化的结果还显示出单中心城市的空心化等问题，为寻求这些城市化问题的有效解决方案，结合情境分析方法，进行多次双中心城市空间发展模式的实验，得到了加入干预因素即政府调控机制的恰当时机，这一创新性的工作对更为合理地规划城市发展格局有启发意义。 人工城市空间MAS模型模拟的城市空间的演化揭示了城市发展的某些深层次的客观规律，并且能够探索城市未来发展的多种可能，实验的一些结论对城市规划具有积极的指导意义，其中，双中心城市等的城市发展方案，为城市规划尤其是新城区规划的决策提供了更多的支持。
梁志锋[10]2015年在《基于反向建模的细胞自动机水泥水化仿真方法研究》文中认为水泥在工业领域应用广泛,是世界基础设施建设的支柱。水泥的微观结构直接影响其强度,因此研究水泥水化的微观演化过程对提高水泥的性能具有非常重要的意义。由于水泥水化的极端复杂性,人们至今没能完全理解水泥水化的过程。传统的物理化学方法在研究水泥水化的过程中根据实验测定的样品指标,采用人工定义的水化规则正向推导进行建模,方法复杂且建立的模型准确度低。随着计算材料学的发展,采用计算机模拟水泥水化反应过程已成为材料科学发展的热点。本文采用反向建模的思想,建立了水泥水化叁维微观结构演化的细胞自动机模型,从观测到的数据中采用多种方式提取出水化规则,并对不同模型的实验结果进行了模拟对比。本文主要从以下几个方面对水泥水化微观结构的演变过程模拟进行了研究分析:(1)特征提取及数据预处理提出了基于微米级显微断层扫描图像(μCT)的水泥叁维颗粒特征提取方法。由于CT技术在扫描样本的过程中不会对样本本身造成太大的损害,因此能够保证样本数据的真实性。同时,μCT像素的灰度值能够代表的是该区域的平均线性衰减系数,该系数和水泥图像中的物相组成相关,这就能够保证μCT得到的图像像素的灰度值与相应位置所表示的物质组成存在很好的相关性。将二维水泥图片序列合成叁维水泥颗粒,通过叁维空间的位置确定周围26个像素点为邻域,基于邻域提取到和邻域相关的特征数据。该数据进行处理后可以作为各种模型的原始输入输出数据。(2)多基因表达式与粒子群算法混合编程为了适应水泥水化数据的特性,论文提出了采用多基因表达式编程(MEP)优化函数结构,粒子群算法(PSO)优化函数系数的MEP-PSO混合编程算法。采用该算法对UCI数据集中的回归问题进行了测试,并与其余常用算法进行了对比,表明该混合编程方法在解决一般函数发现问题中也有很好的表现。(3)水泥微观结构演化过程反向建模模型分析论文最后采用多种反向建模方法构建水泥水化微观结构的细胞自动机模型,对模型的原理结构以及实现进行了详细的分析,并对仿真结果的误差进行了说明。实验表明采用MEP-PSO混合编程的方法建立的模型在所有测试数据集上都能有很好的预测结果。本文同时采用不同水泥样本建立的模型在其余水泥样本上进行测试也取得了很好的表现,说明该方法建立的模型有着很好的泛化能力。
参考文献：
[1]. JAVA模拟细胞自动机[J]. 汪明艳, 耿祥义. 大连铁道学院学报. 2002
[2]. 基于粒子系统的烟花仿真与实现[D]. 王红霞. 东北师范大学. 2008
[3]. JAVA模拟细胞自动机[D]. 汪明艳. 大连铁道学院. 2001
[4]. 免疫系统的可视化计算模型研究[D]. 曹新学. 东华大学. 2014
[5]. 基于粒子系统的实时烟雾模拟与实现[D]. 初晓. 东北师范大学. 2008
[6]. 基于细胞自动机的交通流模拟控制[J]. 吴忠, 汪明艳. 计算机工程与应用. 2004
[7]. 细胞自动机在移动计算中的研究[D]. 赵洪秀. 广东技术师范学院. 2014
[8]. GIS在城市土地评价和动态模拟中的应用[D]. 陈坤. 汕头大学. 2006
[9]. 人工城市空间系统建模与仿真研究[D]. 蔡琳. 西北工业大学. 2007
[10]. 基于反向建模的细胞自动机水泥水化仿真方法研究[D]. 梁志锋. 济南大学. 2015
标签：计算机软件及计算机应用论文; 自动机论文; 粒子系统论文; 细胞自动机论文; 系统仿真论文;