一种计算机网络的元胞自动机模型及分析

通过分析一种计算机网络元胞自动机模型,对网络内部结点的整体行为进行了探讨.研究表明,在负载守恒的传输过程中,各网络结点的吞吐量和缓存区的排队长度在空间和时间上均呈现幂率分布,承受系统中局部负载的结点数变化的功率谱呈现1/f噪声的特点,网络结点的整体行为表现出自组织临界现象.排队长度的分布呈现幂率,预示着较大的拥塞以较小的概率发生.吞吐量在时间上的分布呈现幂率,或许为业务量呈现自相似性提供一种合理的解释. 关键词：     

一种基于元胞自动机的自适应网络病毒传播模型

自适应网络是节点动力学和网络动力学相互作用和反馈的演化网络. 基于元胞自动机建立自适应网络中易感-感染-易感(susceptible-infected-susceptible)的病毒传播模型,研究节点为了规避病毒传播所采取的多种网络重连规则对病毒传播及网络统计特征的影响. 结果表明:自适应网络中的重连规则可以有效减缓病毒传播速度,降低病毒传播规模;随机重连规则使得网络统计特征趋于随机网络;基于元胞自动机建立的传播模型清晰地表达了病毒在传播过程中的双稳态现象. 关键词： 自适应网络 传播动力学 网络动力学 元胞自动机     

一种改进的多速双向行人流元胞自动机模型

考虑行人的位置交换、侧向前进和后退行为,建立了一种改进的元胞自动机模型,用于研究地下通道中具有多种运动速度的双向行人流.将改进的元胞自动机模型与Weng的模型进行了比较.计算机模拟表明,改进的模型具有提高系统中行人的平均速度并降低行人占据密度的倾向. 关键词： 双向行人流 元胞自动机 计算机模拟     

元胞自动机和复杂性研究

元胞自动机是建立复杂系统的离散模型，深入了解其动力学相互作用与时空演化过程的实验数学方法，它开创了基础科学研究与复杂性探索的新途径，是一类获得迅速发展的新的并行计算机，又是计算机、信息和智能应用高科技的热点之一。     

三维空间行人疏散的元胞自动机模型

为了有效刻画行人在三维空间中的疏散状况,结合阶梯因素提出了一种新的三维元胞自动机模型,该模型首先基于位置吸引力和碰撞可能性给出了行人移动概率的计算公式,并通过定义元胞演化过程阐述其疏散策略,同时,利用建立的仿真平台进行实验,深入分析了疏散时间、出口流率、出口宽度、初始行人密度以及系统平均速度之间的关系,以此获得更加符合实际情况的行人流特征,结果表明,疏散时间、出口流率与初始行人密度呈现正相关,而与出口宽度呈现负相关,并且系统平均速度和出口宽度对于最优疏散时间存在一个理想阈值。     

多路段元胞自动机交通流模型

在经典单路段元胞自动机交通流模型的基础上,将多个路段视为一个道路系统,提出并研究了多路段条件下的交通流问题.针对多路段道路的特点,通过引入车辆流入规则、路口随机慢化规则和路口车辆流入规则,控制车辆从上一路段流入下一路段.首先提出了"汽车池"的概念,来控制每一路口车辆的流入;然后通过路口随机慢化,来模拟路口对交通的影响;最后,当车辆离开时,依直行率进入下一路段,实现车流的继续流动.同时,通过数值模拟,仿真了不同条件下的交通情况,对重要参数进行了研究.结果表明,出现了混合流这一新的现象,拥堵地段与非拥堵地段间存在明显的界限.拥堵往往最先从路口开始,然后蔓延到整个路段.多路段道路还存在临界突变的特性.随着车辆流入概率的增大,路口对平均速度和车流密度的影响愈加明显.当流入概率超过一定阈值时,车辆缓慢地增加也会引起整体道路通行能力的迅速下降.     

一种基于误差快速扩散元胞自动机的加密技术

构造了一个具有较大密钥空间的新型一维元胞自动机. 在该元胞自动机中,密钥为采用移位映射的伪随机序列及受控扰动项,避免了数据膨胀,元胞自动机具有随机性触发规则. 该元胞自动机一次处理信息量大,避免了复杂的计算过程. 所生成的流密码在理论上被证明了具有理想的随机性与雪崩效应,误差扩散速度快. 实证分析研究表明,流密码不仅在全局上、而且在局部上都具有良好的随机性能,通过测试长度为24000的流密码在400次迭代产生的数据表明,经χ²检验,在显著性水平为5%时,频数检验通过率超 关键词： 保密通信 元胞自动机 伪随机序列     

考虑意外事件对交通流影响的元胞自动机交通流模型

在NaSh模型的基础上,考虑交通事故和养护路段等意外事件对高速公路交通流的影响,建立了有意外事件影响的在车道管制下的高速公路交通流元胞自动机模型,并进行数值模拟. 研究发现:意外事件对高速公路交通流有明显影响,并且意外事件对交通流的影响在某一密度值范围内尤其明显,且意外事件堵塞点在第一车道比在第二车道对交通流的影响小;同时,在该密度值范围内,意外事件堵塞时间和堵塞路段长度越长,对交通流的影响就越大. 关键词： 元胞自动机 交通流 意外事件     

基于驾驶员行为的元胞自动机模型研究

从研究驾驶员行为入手,分析了驾驶员行为作用机理,并结合元胞自动机(CA)模型,将与车辆自身速度、相对速度、车间距和安全车间距有关的驾驶员行为作用机理引入CA模型(简称ACA).并利用ACA模型进行微观交通仿真观察到亚稳态、相分离和回滞现象,并将ACA模型与只考虑车辆自身速度和车间距的CA模型(简称BCA)的仿真结果进行比较可得:宏观方面,从最大车流量、稳定性和堵塞消溶效率三方面进行对比,ACA模型的仿真结果显示有更高并更接近实测数据的最大流量值,有更强的稳定性,堵塞消溶的效率更高;微观方面,从车辆速度波动和车头间距波动两方面进行对比,ACA模型的仿真结果显示车辆不会骤然加速或减速,车辆能够相对均匀地分布在道路上.这些结果说明相对速度和安全间距对驾驶员行为会产生重要影响,也说明ACA模型与实际情况更符,有一定实际意义.     

A study of a main—road cellular automata traffic flow model

A main-road cellular automata traffic flow model on two dimensions is presented based on the Biham－Middleton－Levine traffic model. Its evolution equations are given and the self-organization and organization cooperation phenomena in this model are also studied by using computer simulation.     

Computer simulation of a cellular automata model for the immune response in a retrovirus system

Immune response in a retrovirus system is modeled by a network of three binary cell elements to take into account some of the main functional features of T4 cells, T8 cells, and viruses. Two different intercell interactions are introduced, one of which leads to three fixed points while the other yields bistable fixed points oscillating between a healthy state and a sick state in a mean field treatment. Evolution of these cells is studied for quenched and annealed random interactions on a simple cubic lattice with a nearest neighbor interaction using inhomogenous cellular automata. Populations of T4 cells and viral cells oscillate together with damping (with constant amplitude) for annealed (quenched) interaction on increasing the value of mixing probabilityB from zero to a characteristic valueB _ca (B _cq). For higherB, the average number of T4 cells increases while that of the viral infected cells decreases monotonically on increasingB, suggesting a phase transition atB _ca (B _cq).     

混合非机动车流的多值元胞机模型模拟研究

采用多值元胞机模型对混合非机动车流进行了建模模拟研究. 混合非机动车流在我国城市交通中主要表现为三轮车和自行车的混合. 针对三轮车和自行车实际尺寸的差异,设定自行车占据一个单位空间,三轮车占据两个单位空间. 模拟结果显示：在三轮车与慢速自行车混合的系统中,三轮车比例和三轮车先行概率不会对系统流量造成影响,而三轮车先行概率只会影响到车辆的平均速度;在三轮车与快速自行车混合的系统中,确定性条件下在自由流区域和堵塞流区域都会出现多分支现象,快速自行车具有慢化概率时多分支现象消失. 关键词： 混合非机动车流 元胞自动机 多分支     

Fuzzy cellular automata models in immunology

The self-nonself character of antigens is considered to be fuzzy. The Chowdhuryet al. cellular automata model is generalized accordingly. New steady states are found. The first corresponds to a below-normal help and suppression and is proposed to be related to autoimmune diseases. The second corresponds to a below-normal B-cell level.     

A cellular automata model with probability infection and spatial dispersion

In this article, we have proposed an epidemic model based on the probability cellular automata theory. The essential mathematical features are analysed with the help of stability theory. We have given an alternative modelling approach for the spatiotemporal system which is more realistic from the practical point of view. A discrete and spatiotemporal approach is shown by using cellular automata theory. It is interesting to note that both the size of the endemic equilibrium and the density of the individuals increase with the increase of the neighbourhood size and infection rate, but the infections decrease with the increase of the recovery rate. The stability of the system around the positive interior equilibrium has been shown by using a suitable Lyapunov function. Finally, experimental data simulation for SARS disease in China in 2003 and a brief discussion are given.     

A cellular automata model of epidemics of a heterogeneous susceptibility

In this paper we present a model with spatial heterogeneity based on cellular automata (CA). In the model we consider the relevant heterogeneity of host (susceptible) mixing and the natural birth rate. We divide the susceptible population into three groups according to the immunity of each individual based on the classical susceptible--infected--removed (SIR) epidemic models, and consider the spread of an infectious disease transmitted by direct contact among humans and vectors that have not an incubation period to become infectious. We test the local stability and instability of the disease-free equilibrium by the spectrum radii of Jacobian. The simulation shows that the structure of the nearest neighbour size of the cell (or the degree of the scale-free networks) plays a very important role in the spread properties of infectious disease. The positive equilibrium of the infections versus the neighbour size follows the third power law if an endemic equilibrium point exists. Finally, we analyse the feature of the infection waves for the homogeneity and heterogeneous cases respectively.     

菱形网格的行人疏散元胞自动机模型

利用改进的层次域元胞自动机模型,研究了正菱形网格空间中的行人疏散问题.这类网格可以避免行人贴近房间墙壁或障碍物,转移概率考虑了各种逃生受阻因素.数值仿真显示,出口处的行人分布与实验快照展示的行人分布基本相同,疏散时间和出口宽度呈线性关系,行人流率接近实验结果.