پرسشکده مرجع پرسش و پاسخ فارسی ایران

مسئله‌ی مهم آن است که هرگز از سؤال‌کردن دست برندارید. برای هر حس کنجکاوی، یک پاسخ وجود دارد.

نمی دانید؟! بپرسید!

می دانید؟! پاسخ دهید!


آتوماتای سلولی چیست؟

1 پاسخ 1

آتوماتای سلولی
آتوماتای سلولی در واقع یک مدل گسسته است که در نظریه محاسبات، ریاضیات و زیست شناسی نظری مورد مطالعه قرار گرفته است. این مدل شامل یک شبکه ی منظم و متناهی از سلول هاست که هرکدام از این سلول ها در یکی از تعداد متناهی حالات تعریف شده قرار دارد. در این مدل زمان نیز گسسته است. حالت هر سلول در زمان t تابعی از حالت خود سلول و حالات تعداد متناهی از سایر سلول ها در زمان t-1 است. هر یک از این سلول ها را همسایه و مجموعه ی آنها را همسایگی می نامند.
این همسایه ها موقعیت مشخصی نسبت به سلول مرکزی دارند که تغییر هم نمی کند.
همه ی سلول ها قاعده های یکسانی برای به روزرسانی حالت خود، از روی حالت همسایگی دارند. در هر واحد زمانی قاعده ها بر روی کل شبکه اعمال می شوند و به اصطلاح یک نسل جدید پدید می آید.

یک مثال از آتوماتای سلولی میتواند یک کاغذ شطرنجی نامتناهی باشد. در این مثال هر کدام از مربع ها یک سلول درنظر گرفته می شود، سلولی که می تواند در یکی از دو حالت ممکن سفید یا سیاه باشد. همسایگی هر سلول نیز 8 مربع اطراف آن در نظر گرفته می شود. بنابراین 2^9=512 الگوی مختلف برای یک سلول و همسایگانش وجود دارد. قاعده های یک آتوماتای سلولی می تواند در قالب یک جدول ارایه شود. این جدول برای هر یک از 512 حالت مشخص می کند که سلول مرکزی در واحد بعدی زمان سفید خواهد شد یا سیاه. این در واقع یک مثال از آتوماتای سلولی دوبعدی است. بازی زندگی (Conway's Game of Life) محبوبترین آتوماتای سلولی از این نوع است.

در ابتدای کار (نسل صفر) معمولا فرض می شود کل شبکه بجز تعداد متناهی از سلول های آن در یک حالت یکسان قرار دارند. گاهی نیز فرض می شود بجز تعداد متناهی از سلول ها، باقی شبکه با یک الگوی متناوب پوشیده شده است. در آتوماتای سلولی تک بعدی معمولا فرض اخیر در نظر گرفته می شود.

آتوماتای سلولی اغلب روی یک شبکه متناهی شبیه سازی می شود تا یک شبکه نامتناهی. به عنوان مثال در آتوماتای 2 بعدی بجای یک صفحه ی نامتناهی از یک مستطیل استفاده می شود. مشکل شبکه های متناهی نحوه ی برخورد با سلول های کناری یا مرزی است. به هر حال این سلول ها، بر روی دیگر سلول های شبکه تاثیر گذارند. بنابراین نحوه ی برخورد با آنها اهمیت دارد. یک روش آن است تا اجازه دهیم این سلول های کناری همواره در حالت ثابتی باقی بمانند. روش دیگر، تغییر در تعریف همسایگی برای این سلول هاست. شاید بگویید کافیست برای این سلول ها تعداد همسایه ها را کاهش دهیم، اما توجه کنید که در این صورت مجبور به تعریف قوانین جدید نیز خواهید شد. بنابراین معمولا با این سلول ها بصورت حلقوی (Toroidal) برخورد می کنند بطوریکه چپ ترین سلول یک ردیف، همسایه راست ترین سلول همان ردیف و بالاترین سلول هر ستون، همسایه پایین ترین سلول همان ستون درنظر گرفته می شود. برای درک این شرایط، تصور کنید ابتدا لبه های چپ و راست مستطیل را به هم وصل کرده، سپس بالا و پایین لوله ی بدست آمده را به هم چسبانده اید. نتیجه یک چنبره خواهد بود.



آتوماتای سلولی در زیست شناسی بعضی از موجودات زنده بطور طبیعی در عملکردشان از آتوماتای سلولی بهره می برند. بنابراین رفتار آنها توسط آتوماتای سلولی قابل شبیه سازی است. به عنوان مثال الگو های رنگی روی سطح بعضی صدف های دریایی مانند Conus توسط یک آتوماتای سلولی طبیعی ساخته می شوند. در این نوع صدف یاخته های رنگی (سلول هایی با توانایی تولید رنگ) بر روی یک نوار باریک در طول لب صدف قرار دارند. هر یاخته ی رنگی خود را بر اساس یاخته های اطراف خود به یک رنگ مشخص در می آورد. به مرور که صدف رشد می کند الگوی رنگی تولید شده بر روی سطح صدف بالا می رود. مثال دیگر گیاهان هستند که مکانیسم تنفسی آنها بر اساس یک آتوماتای سلولی است. در اینجا روزنه های روی هر برگ همچون سلول های آتوماتا عمل می کنند.



نرم افزار
نرم افزارهای زیادی برای شبیه سازی رفتار آتوماتای سلولی نوشته شده به عنوان مثال این یکی را امتحان کنید.





عبارت های جستجو شدهعبارت های جستجو شده

(اتوماتای سلولی) (اتوماتای سلولی چیست) (اتوماتای سلولی چیست؟) (آتاماتای سلولی) (اتوماتاي سلولي) (آتوماتای سلولی چیست؟) (آتوماتای سلولی) (آتاماتای سلولی چیست؟) (آتوماتای سلولی چیست) () (اتوماتای سلولی ) (cellular automataچیست؟) (اتوماتهای سلولی) (شبیه سازی cell automata) (سلول اتوماتا) (سلولهاي اتوماتا)