五Agent模型与元胞自动机ppt课件.ppt

Agent模型和元胞自动机 Agent是什么 可感知环境 并可根据环境做出某种状态反馈的结构单元每一个Agent所代表的 是一个宏观整体中的一个微观的个体 Agent模型的讨论思路 就是探讨微观个体之间的相互作用是如何影响宏观结构的 典型的agent模型 所有格点动力学模型元胞自动机格子气行走者类模型随机行走活性行走所有复杂网络模型 元胞自动机 Cellularautomata 元胞自动机最早由冯 诺依曼在1950年代为模拟生物细胞的自我复制而提出的1970年 剑桥大学的约翰 何顿 康威设计了一个电脑游戏 生命游戏 后吸引了科学家们的广泛注意当前已经成为应用最为广泛的离散agent类模型之一 一个标准的细胞自动机 A 由元胞 元胞状态 邻域和状态更新规则构成 A L d S N f 其中L为元胞空间 d为元胞自动机内元胞空间的维数 S是元胞有限的 离散的状态集合 N为某个邻域内所有元胞的集合 f为局部映射或局部规则 空间离散时间离散每个格点根据固定的规则和邻居格点的状态 来改变自身状态 Moore邻居 vonNeumann邻居 基本特性 并行计算 parallelcomputation 每一个格点都同时同步的改变局部性 local 格点的状态变化只受周边细胞的影响一致性 homogeneous 所有格点的演化均受同样的规则所支配 Conway生命游戏 生命游戏是英国数学家约翰 何顿 康威1970年发明的元胞自动机 它最初于马丁 加德纳的 数学游戏 专栏出现 生命游戏其实是一个零玩家游戏 它包括一个二维矩形世界 这个世界中的每个方一个细胞在下一个时刻生死取决于相邻八个方格中活着的或死了的细胞的数量 基本规则 如果一个细胞周围有3个细胞为生 一个细胞周围共有8个细胞 则该细胞为生 即该细胞若原先为死 则转为生 若原先为生 则保持不变 如果一个细胞周围有2个细胞为生 则该细胞的生死状态保持不变 在其它情况下 该细胞为死 即该细胞若原先为生 则转为死 若原先为死 则保持不变 若干基本结构 滑翔机发射枪构型 Langton蚂蚁 如果蚂蚁在白色格子 就把这个格子反色 然后左转90度 前进一格如果蚂蚁在黑色格子 就把这个格子反色 然后右转90度 前进一格 高速路构型 Replicator 当个体有奇数个邻居为1时 下一状态为1 反之则为0 StephenWolfram 著名物理学家 数学家 软件工程师和商人 开发了Mathematica软件 创立了斯蒂芬 沃尔夫勒姆公司 从事Mathematica以及其他数学软件 电脑软件的开发和发行 Wolfram一维初等元胞自动机 Wolfram对最简单的元胞自动机 一维初等元胞自动机 进行了穷举研究所谓一维初等元胞自动机是 一维离散格点上 每个个体只受到相邻两个邻居影响的元胞自动机 一维初等元胞自动机规则和编号 基本类型1 均质态 基本类型2 周期态 R178号元胞自动机 基本类型3 混沌态 90号元胞自动机 基本类型4 复杂态 初等元胞自动机无法生成复杂态斑图但是在初等元胞自动机基础上稍加拓展即可生成 例如考虑三状态的情况 184号规则 交通流 模拟城市交通的Biham Middleton Levine模型 两类agent 向下移动的 和向右移动的奇数时步 横向行走 向右走 偶数时步 纵向行走 向下走 行进方向前方格点被占据时 不能行进为184号元胞自动机的二维版本 随着交通密度增加 其稳态