元 胞 自 动 机 理 论 基 础 Chapter1 元 胞 自 动 机 (Cellular Automata， 简 称 CA， 也 有 人 译 为 细 胞 自 动 机 、 点 格 自 动 机 、 分 子 自 动 机 或 单 元 自 动机 )。 是 一 时 间 和 空 间 都 离 散 的 动 力 系 统 。 散 布 在 规 则 格 网 (Lattice Grid)中 的 每 一 元 胞 (Cell)取 有 限 的离 散 状 态 ， 遵 循 同 样 的 作 用 规 则 ， 依 据 确 定 的 局 部 规 则 作 同 步 更 新 。 大 量 元 胞 通 过 简 单 的 相 互 作 用 而 构 成动 态 系 统 的 演 化 。 不 同 于 一 般 的 动 力 学 模 型 ， 元 胞 自 动 机 不 是 由 严 格 定 义 的 物 理 方 程 或 函 数 确 定 ， 而 是 用一 系 列 模 型 构 造 的 规 则 构 成 。 凡 是 满 足 这 些 规 则 的 模 型 都 可 以 算 作 是 元 胞 自 动 机 模 型 。 因 此 ， 元 胞 自 动 机是 一 类 模 型 的 总 称 ， 或 者 说 是 一 个 方 法 框 架 。 其 特 点 是 时 间 、 空 间 、 状 态 都 离 散 ， 每 个 变 量 只 取 有 限 多 个状 态 ， 且 其 状 态 改 变 的 规 则 在 时 间 和 空 间 上 都 是 局 部 的 。 1. 自 动 机 自 动 机 (Automaton)通 常 指 不 需 要 人 们 逐 步 进 行 操 作 指 导 的 设备(夏培肃， 1984)。 例如， 全自 动 洗衣机 可 按照预先安排好的 操 作 步 骤作 自 动 地运行 ;现代计算 机 能自 动 地响应人 工编制的 各种编码指 令。完成各种复杂的 分 析与计算 ;机 器人 则 将自 动 控制系 统 和 人 工智能结合， 实现类 人 的 一 系 列 活动 。 另一 方 面， 自动 机 也 可 被看作 为 一 种离 散 数 字动 态 系 统 的 数 学 模 型 。 例如， 英国数 学 家A.M.Turing 于 1936 年提出的 图灵机 就是 一 个 描述计算 过 程 的 数 学 模 型 (TuringA M.， 1936)。 它是 由 一 个 有 限 控制器、 一 条无限 长存储带和 一 个 读写头构 成 的 抽象的 机 器， 并可 执行 如下操 作 : ·读写头在 存储带上 ...
