【元胞自动机】基于元胞自动机模拟生命演化、病毒感染等实例附matlab代码

1 内容介绍

​元胞自动机，也叫细胞自动机，是一种离散模型。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。

将所有元胞自动机的动力学行为归纳为四大类（Wolfram. S.，1986):

⑴ 平稳型:自任何初始状态开始，经过一定时间运行后，元胞空间趋于一个空间平稳的构形，这里空间平稳即指每一个元胞处于固定状态。不随时间变化而变化。

⑵ 周期型：经过一定时间运行后，元胞空间趋于一系列简单的固定结构（Stable Patterns）或周期结构（Perlodical Patterns)。由于这些结构可看作是一种滤波器（Filter），故可应用到图像处理的研究中。

⑶ 混沌型：自任何初始状态开始，经过一定时间运行后，元胞自动机表现出混沌的非周期行为，所生成的结构的统计特征不再变止，通常表现为分形分维特征。

⑷ 复杂型：出现复杂的局部结构，或者说是局部的混沌，其中有些会不断地传播。

​2 仿真代码

   %%  CELLULAR AUTOMATA DEMO (by thomas starzynski)%   game of life, majority game, copy cat, infection, wolframs 1d CA%   university of basel - 2016​clear; close all; clc;      % clear memory and close all windowsclear global;               % clear all global variablesaddpath(genpath(cd))        % add all child-folders to path!​​​%%  MAIN PROGRAMM                   %   generate main structure    generateGUI();   ​%   generate settings    generateGOLSettings('on');    generateMGSettings('off');    generateCCSettings('off');    generateINFSettings('off');    generateWOLFSettings('off');​%   set default setting values    setDefault_fun(1,1);     % can be used also to initialize values!​    

3 运行结果

4 参考文献

[1]张晓玲, 王文平, 陈森发,等. 基于元胞自动机的知识型企业生命体健康演化模拟[J]. 系统管理学报, 2007, 16(1):6.

[2]郭良杰, and 赵云胜. "基于元胞自动机模型的人员疏散行为模拟." 安全与环境工程 21.4(2014):6.

博主简介：擅长智能优化算法、神经网络预测、信号处理、元胞自动机、图像处理、路径规划、无人机等多种领域的Matlab仿真，相关matlab代码问题可私信交流。

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