基于元胞自动机的复杂信息系统安全风险传播研究

基于元胞自动机建立复杂信息系统安全风险传播模型, 研究复杂信息系统安全风险在最近邻耦合网络、 随机网络,　Watts-Strogatz 小世界网络和Barabasi-Albert无标度网络 四种网络拓扑下的传播问题. 通过研究安全风险传播模型在四种网络拓扑下安全风险的传播阈值, 与现有的传播阈值研究成果进行比较, 验证模型的正确性, 并分析验证网络拓扑结构中度分布的异质化程度越高传播阈值越小的结论. 通过对安全风险的传播演化趋势进行研究, 分析验证网络度分布的异质化程度越高、安全风险影响范围越小、传播速度越快的结论, 并指出度分布的异质化程度越高、模型后期的免疫机制对控制安全风险传播的效果越缓慢. 通过对安全风险在传播最早期就趋于消亡的情况进行研究, 分析得出安全风险在传播之初就趋于消亡的消亡率与传播率之间呈现近似负指数的关系, 并且初期的感染源越多安全风险的消亡率越低. 分析了影响复杂信息系统安全风险传播的关键要素, 对复杂信息系统中安全风险传播的控制具有指导作用. 关键词： 复杂信息系统 复杂网络 安全风险传播 元胞自动机     

基于元胞自动机考虑传播延迟的复杂网络病毒传播研究

基于元胞自动机,研究传播延迟对复杂网络病毒传播动力学行为的影响,提出一种新的易染状态-感染状态-易染状态(SIS)传播模型.研究表明,传播延迟的存在显著降低了网络的传播临界值,增强了网络中病毒爆发的危险性.研究还发现,随着传播延迟的增大,病毒的感染程度以及传播速率都明显增大.此外,SIS传播模型不仅能够反映病毒的平均传播趋势,而且可以描述病毒随时间的动态演化过程以及病毒的爆发和消亡等概率事件,从而有效地克服了利用平均场方法构建的微分方程模型只能反映病毒平均传播趋势的局限性.同时,还给出有效控制网络中病毒传 关键词： 复杂网络 病毒传播 元胞自动机 传播延迟     

多速混合车辆单车道元胞自动机交通流模型的研究

在交通流NS模型的基础上，建立了多速混合车辆单车道元胞自动机交通流模型， 通过计算机数值模拟，得到了混合车辆在不同参数下交通流模型的基本图，并对混合交通的 特性进行了分析和讨论. 关键词： 元胞自动机 混合交通流模型 计算机模拟     

基于元胞自动机和复杂网络理论的双向行人流建模

通过设计行人行走倾向性调查实验,分析了行人的行走倾向性特征. 引入前进系数、右倾系数、超越系数以及影响修正系数等对元胞自动机(CA) 基本模型中的转移概率进行修正,建立了考虑行人行走倾向性特征的CA行人仿真模型. 针对该模型中的行人群体,依据k-近邻作用原理,构建行人复杂网络. 通过计算机仿真,揭示了行人流密度、速度和流量的关系以及仿真过程中出现的自组织现象.进一步分析仿真输出的行人流基本参数和行人复杂网络主要特征参数,发现对同一行人流,其平均速度和网络平均路径长度均随着行人流状态的改变而变化.最后, 通过平均路径长度和平均速度的数据拟合,得出两者之间存在着线性负相关关系的结论, 即具有较小网络平均路径长度的行人流具有较高的平均速度.     

基于一维元胞自动机的复杂网络恶意软件传播研究

基于一维元胞自动机,研究复杂网络恶意软件传播行为.利用信息网络节点全局交互的特点,建立元胞自动机邻域和状态转换函数,提出恶意软件传播模型,研究在多种网络拓扑下恶意软件传播的概率行为.研究表明,该模型能够准确描述在最近邻耦合网络（nearest-neighbor coupled network, NC）,Erdos-Renyi（ER）随机网络,Watts-Strogatz（WS） 小世界网络和Barabasi-Albert（BA）幂率网络等拓扑下的传播动力学行为,不仅能反映恶意软件传播的平均趋势,而且可以描述病毒消亡和渗透等稀有概率事件,有效克服基于平均场方法建立的微分方程模型只能反映传播的平均趋势,只适合对传播作整体预测的局限性.同时,研究指出网络中度分布的异质化程度和网络的局域空间交互特征是影响传播及免疫行为的关键要素. 关键词： 复杂网络 恶意软件传播 元胞自动机 状态转换函数     

双车道元胞自动机NS和WWH交通流混合模型的研究

考虑不同车辆的驾驶员有不同的驾驶方式和习惯，具体表现为不同的驾驶员采用适合自己行车特点的交通流模型在道路上驾车行驶，在一维元胞自动机交通流NS模型和WWH模型的基础上，建立了双车道元胞自动机NS和WWH交通流混合模型. 通过计算机模拟，给出了混合比例系数f_NS对混合交通流的速度-密度和流量-密度图以及车辆转道频率影响的结果. 关键词： 双车道 元胞自动机 混合交通流模型 计算机数值模拟     

一维元胞自动机随机交通流模型的理论分析与计算机实验

在一维局部作用元胞自动机(CA)交通流模型中，引入刹车噪声与产生、消失概率，得到一个完全随机的CA交通流模型．利用平衡自旋理论对该模型的研究表明，当P_in＝P_out≠0时，初始密度分布不影响系统的最终状态，求得ρ_ｔ＝0.5；当满足条件P_in＋P_b＝1与P_in＝P_out时，得到简单的“线性”模型，该模型在条件｜1－2P_in｜＝1下，表现出长程相关，导致严重交通“阻塞”的出现．理论结果与计算机实验一致． 关键词：     

考虑驾驶员特性的一维元胞自动机交通流模型

在一维元胞自动机交通流WWH模型和SDNaSch模型的基础上,建立了一种考虑驾驶员特性的元胞自动机交通流模型(Driver-SDNaSch模型).该模型将驾驶员分为激进型、保守型和中立型三类,根据其不同的驾驶特性制定了各自的演化规则,并以此对其进行状态更新;同时考虑了前车速度为0的情况,引入安全减速概率.通过计算机对Driver-SDNaSch模型进行模拟,给出了由三类驾驶员按不同比例组成的混合交通流的速度-密度图和流量-密度图,并对此类混合交通流的特性进行了分析和讨论.与NaSch模型和SDNaSch模 关键词： 交通流 元胞自动机 驾驶员特性 计算机数值模拟     

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.     

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：     

元胞自动机混合交通流模型的能耗研究

基于元胞自动机交通流NaSch模型,提出元胞自动机混合交通流能耗公式,对混合交通流的能耗进行研究,通过数值模拟研究不同最大速度、不同车长的混合交通流的能耗;研究表明不同车长、不同最大速度以及混合比对混合交通流能耗均有不同的影响. 关键词： 交通流 元胞自动机 能耗 混合交通     

基于元胞自动机的行人和机动车相互干扰机理研究

在行人流量大的人行横道处,机动车和行人之间存在较为严重的干扰.通过引入行人和机动车的冲突干扰规则, 构建了能够刻画人行横道处机动车和行人相互干扰行为的元胞自动机模型.通过数值模拟研究了行人到达率、机动车到达率、 行人冒险穿越机动车道的阈值以及行人对机动车敏感系数等因素对机动车和行人流量的影响. 模拟结果显示,所提出的模型很好地反映了行人与机动车之间的干扰特性;随着行人冒险穿越机动车道的阈值的增加, 机动车流量增大,行人流量减小;随着行人对机动车敏感系数的增加,行人避让概率减小,机动车流量减小,行人流量增大. 所得结果对混合交通的控制和管理具有一定的指导意义.     

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     

元胞自动机交通流模型的相变特性研究

系统地研究 VDR模型和T²模型在不同车流密度时车辆位置的相关性. 通过VDR模型、BJH模型和T²模型的序参量计算，确定在这三个模型中车流从自由流动到阻塞的相变特性，结果发现引入慢启动规则后，在不同的延迟概率和最大速度情况下，将引起交通相变特性的改变. 关键词： 交通流 元胞自动机 相关函数 序参量     

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.     

考虑驾驶方式改变的一维元胞自动机交通流模型

在一维元胞自动机交通流WWH模型和SDNS模型的基础上,建立了考虑驾驶方式改变的元胞自动机模型（Change-CA模型）.具体描述为驾驶员可根据交通环境选择不同的驾驶方式在道路上驾车行驶,以各自的演化规则进行状态更新,同时定义了驾驶方式更新原则.通过计算机数值模拟,发现驾驶方式可变时,模型模拟得到的混合交通流流量较大;保守型驾驶方式对交通流变化的影响随改变概率增大而减少.并且在演化过程中,驾驶方式改变频率的变化趋势与改变概率、安全概率密切相关.与NS模型和SDNS模型相比,Change-CA模型减少了车流 关键词： 交通流 元胞自动机 驾驶方式 计算机数值模拟     

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。     

混合交通流元胞自动机FI模型的能耗研究

研究了在周期边界条件下,最大速度、混合比例、车辆长度、随机减速概率对(fukui-ishibashi,FI)交通流模型能耗的影响.数值模拟结果表明,FI交通流模型的能耗随着车辆最大速度的增大而增加;随着混合比C的增大而增加,长车的比例越多能耗越大;随长车车长的增长而增加.FI交通流模型的能耗不同于NaSch模型能耗,对于FI交通流模型,在最大流量之处交通能耗发生下降的突变趋于零,其左右各存在交通能耗极大值.     

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