اتوماتاي سلولي

/, هوش مصنوعی/اتوماتاي سلولي

اتوماتاي سلولي

علم در مورد مدلهايي كه بشكل برده از خواستهاي ما طبيعت مي‌كنند، كاربرد كمي دارد. مدلهايي مطلوب ما هستند كه با ما صحبت كنند، مدلهايي كه ايده‌هاي خودشان را داشته باشند. ما هميشه مي‌خواهيم بيش از آنچه در مدل قرار داده‌ايم، از آن استخراج كنيم، همچنين درعلوم مختلف هميشه سعي بر اين بوده است تا با شكستن سيستم‌ها به اجزاي كوچكتر، آنها را تجزيه و تحليل نماييم. اما در علم اتوماتاي سلولي روش ديگري در پيش‌گرفته مي‌شود و آن قرار دادن اجزاي ساده در كنار هم به منظور ايجاد يك سيستم پيچيده مي‌باشد.

اتوماتاي سلولي در اواخر دهه 1940 توسط John von Neumann مطرح و پس از او توسط رياضيداني بنام Stanisla Ulam به عنوان مدلي براي بررسي رفتار سيستم‌هاي پيچيده پيشنهاد شد . اتوماتاي سلولي، جهان‌هايي هستند تعريف شده با قوانين ساده كه شباهت بسياري به صفحه بازي دارند. مي‌توان آنها را بطور واقعي ساخت و مراحل تكاملشان را مشاهده نمود. البته هميشه نبايد در اولين آزمايش انتظار نتايج جالب توجه را داشت ضمن آنكه از ديدگاههاي مختلف تعريف نتايج جالب توجه با هم تفاوت دارد. در هر حال، پس از ساختن چند تا از آنها، قادر خواهيم بود كه يك اتوماتاي سلولي براي هدف خاص خود طراحي و پياده‌سازي كنيم.

اتوماتاي سلولي در حقيقت سيستم‌هاي ديناميكي گسسته‌اي هستند كه رفتارشان كاملاً بر اساس ارتباط محلي استوار است. در اتوماتاي سلولي، فضا بصورت يك شبكه تعريف مي‌گردد كه به هر خانه آن يك سلول گفته مي‌شود. زمان بصورت گسسته پيش مي‌رود و قوانين آن بصورت سرتاسري است كه از طريق آن در هر مرحله هر سلول، وضعيت جديد خود را با در نظر گرفتن همسايه‌هاي مجاور خود بدست مي‌آورد. اتوماتاي سلولي را مي‌توان به عنوان سيستم‌هاي محاسباتي نيز در نظر گرفت كه اطلاعات كد شده در خودشان را پردازش مي‌كنند. همچنين يك اتوماتاي سلولي بهمراه واحد كنترل آنرا مي‌توان بعنوان يك ماشين SIMD تعبير نمود.

اتوماتاي سلولي چندين بار و هر بار تحت نام مختلفي نسبت به سايرين ابداع شده است. نامهايي نظير cellular structures, homogeneous structures, tessellation automata tessellation structures و iteration arrays از جمله نامهايي هستند كه اتوماتاي سلولي با آنها معرفي شده است . از ديدگاه رياضيات محض آنها را مي‌توان شاخه‌اي از ديناميك توپولوژيكي (Topological Dynamics) از ديدگاه مهندسي برق آرايه‌هاي تكرار شونده (Iterative Arrays) و از ديدگاه كودكان دبستاني نوعي بازي كامپيوتري دانست .

در نوشتن قوانين اتوماتاي سلولي، مشخص مي‌كنيم كه هر سلول چگونه از برخي از سلولهاي همسايه خود اثر مي‌پذيرد. يك سلول را همسايه سلول ديگر گوئيم هر گاه كه قادر باشد آنرا در يك مرحله و براساس قانون تحت تاثير قرار دهد. براي سلولهاي واقع در مرزها مي‌توان سلولهاي واقع در مرز(هاي) مقابل را بعنوان همسايه در نظرگرفت. در صورتيكه همسايگي را بدين صورت در نظر گيريم، آنرا wrap around و در غير اينصورت bounded گوئيم. در بدست آوردن وضعيت كنوني سلول علاوه بر وضعيت قبلي سلولهاي همسايه، مي‌توان وضعيت قبلي خود سلول را نيز دخالت داد. معمولاً قوانين اتوماتاي سلولي بطور دستي طراحي مي‌شوند. البته براي جستجو در فضاي قوانين، راه‌حلهايي بر مبناي الگوريتمهاي ژنتيك نيز ارائه شده است .

نكته‌اي كه در مورد جدول قوانين وجود دارد، تعداد حالات ممكن پركردن جدول مي‌باشد. براي مثال، اگر تنها چهار همسايه شمالي، جنوبي، شرقي، غربي و نيز خود سلول را در نظر گيريم، تعداد حالات ممكن 25=32 مي‌شود كه چنانچه دو حالت براي هر سلول در نظر بگيريم، 232 حالت براي پركردن جدول وجود خواهد داشت كه حدود چهار ميليارد مي‌گردد. حال اگر همسايه‌هاي شمال غربي، شمال شرقي، جنوب غربي و جنوب شرقي را نيز در نظر گيريم، تعداد حالات پركردن جدول  مي‌گردد كه توان دوم تعداد تخميني ذرات بنيادي جهان مي‌باشد! راه حلي كه در اين زمينه وجود دارد، استفاده از يك زبان براي بيان قوانين و مكانيزمي براي تفسير آن است.

۱۳۹۲-۸-۲ ۲۳:۵۱:۴۰ +۰۳:۳۰آبان ۲ام, ۱۳۹۲|Categories: متلب, هوش مصنوعی|۰ Comments

Leave A Comment

پرداخت

1-پرداخت آنلاین
برای پرداخت آنلاین از لینک زیر استفاده کنید
پرداخت آنلاین
2- پرداخت آفلاین
برای پرداخت آفلاین مبلغ مورد نظر را به یکی از شماره کارت
6037997245888723بانک ملی