مطالعات اتوماتای يادگير سلولی

مطالعات اتوماتای يادگير سلولی

بخشی از متن:
1- مقدمه
1-1- اتوماتاي سلولي
علم در مورد مدلهايي كه بشكل برده از خواستهاي ما طبيعت مي‌كنند، كاربرد كمي دارد. مدلهايي مطلوب ما هستند كه با ما صحبت كنند، مدلهايي كه ايده‌هاي خودشان را داشته باشند. ما هميشه مي‌خواهيم بيش از آنچه در مدل قرار داده‌ايم، از آن استخراج كنيم، همچنين درعلوم مختلف هميشه سعي بر اين بوده است تا با شكستن سيستم‌ها به اجزاي كوچكتر، آنها را تجزيه و تحليل نماييم. اما در علم اتوماتاي سلولي روش ديگري در پيش‌گرفته مي‌شود و آن قرار دادن اجزاي ساده در كنار هم به منظور ايجاد يك سيستم پيچيده مي‌باشد.
اتوماتاي سلولي در اواخر دهه 1940 توسط John von Neumann مطرح و پس از او توسط رياضيداني بنام Stanisla Ulam به عنوان مدلي براي بررسي رفتار سيستم‌هاي پيچيده پيشنهاد شد . اتوماتاي سلولي، جهان‌هايي هستند تعريف شده با قوانين ساده كه شباهت بسياري به صفحه بازي دارند. مي‌توان آنها را بطور واقعي ساخت و مراحل تكاملشان را مشاهده نمود. البته هميشه نبايد در اولين آزمايش انتظار نتايج جالب توجه را داشت ضمن آنكه از ديدگاههاي مختلف تعريف نتايج جالب توجه با هم تفاوت دارد. در هر حال، پس از ساختن چند تا از آنها، قادر خواهيم بود كه يك اتوماتاي سلولي براي هدف خاص خود طراحي و پياده‌سازي كنيم.
اتوماتاي سلولي در حقيقت سيستم‌هاي ديناميكي گسسته‌اي هستند كه رفتارشان كاملاً بر اساس ارتباط محلي استوار است. در اتوماتاي سلولي، فضا بصورت يك شبكه تعريف مي‌گردد كه به هر خانه آن يك سلول گفته مي‌شود. زمان بصورت گسسته پيش مي‌رود و قوانين آن بصورت سرتاسري است كه از طريق آن در هر مرحله هر سلول، وضعيت جديد خود را با در نظر گرفتن همسايه‌هاي مجاور خود بدست مي‌آورد. اتوماتاي سلولي را مي‌توان به عنوان سيستم‌هاي محاسباتي نيز در نظر گرفت كه اطلاعات كد شده در خودشان را پردازش مي‌كنند. همچنين يك اتوماتاي سلولي بهمراه واحد كنترل آنرا مي‌توان بعنوان يك ماشين SIMD تعبير نمود.
اتوماتاي سلولي چندين بار و هر بار تحت نام مختلفي نسبت به سايرين ابداع شده است. نامهايي نظير cellular structures, homogeneous structures, tessellation automata tessellation structures و iteration arrays از جمله نامهايي هستند كه اتوماتاي سلولي با آنها معرفي شده است . از ديدگاه رياضيات محض آنها را مي‌توان شاخه‌اي از ديناميك توپولوژيكي (Topological Dynamics) از ديدگاه مهندسي برق آرايه‌هاي تكرار شونده (Iterative Arrays) و از ديدگاه كودكان دبستاني نوعي بازي كامپيوتري دانست .
و...

فهرست مطالب:
1- مقدمه 1
1-1- اتوماتاي سلولي 1
1-1-1- پيدايش اتوماتاي سلولي 3
1-1-2- تعريف رسمي اتوماتاي سلولي 8
1-1-3- ويژگي‌هاي اتوماتاي سلولي 9
1-1-4- سيستم‌هاي ديناميكي 18
1-1-5- بازي زندگي Game of Life 21
1-1-6- كاربردهاي اتوماتاي سلولي 24
1-2- اتوماتاي يادگيرنده 28
1-2-1- اتوماتون يادگيرنده 30
1-2-2- محيط 31
1-2-3- اتوماتاي احتمالي با ساختار ثابت (Fixed Structure) 36
1-2-4- اتوماتاي احتمالي با ساختار متغير (Variable Structure) 44
1ـ2ـ5ـ اتوماتاي متصل به هم ( Interconncted Automata ) 52
1ـ2ـ6ـ كاربردهاي اتوماتاي ياد گيرنده 55
1ـ3ـ تئوري اطلاعات 55
1ـ3ـ1ـ آنتروپي 56
1ـ3ـ2ـ پيچيدگي و اطلاعات 61
2- اتوماتاي يادگيرنده سلولي 63
2-1- لزوم ايجاد مدل جديد 63
2-1-1- آيا اتوماتاي سلولي شرايط مورد نياز براي يادگيري تقويتي را تأمين مي كند؟ 65
2-1-2- آيا سلولها در يادگيري خود همكاري دارند؟ 66
2-2- تعريف جديد مدل اتوماتای يادگيرسلولي 66
2-3- تعريف رسمي اتوماتای يادگيرسلولي 67
2-4- نحوه پاداش دهي به سلولها 69
2-4-1- خبرگي 71
2-5- آيا مدل جديد يك سيستم چند عامله است؟ 74
2-6- آيا مي‌توان با افزودن هوشمندي به سلولهاي اتوماتاي سلولي انتظار همگرا شدن سيستم را داشته باشيم؟ 74
3- نرم افزارشبيه ساز 77
3-1- كلاس هاي مهم برنامه 77
3-1-1- كلاس‌ CNeighbor: 79
3-1-2- كلاس‌ CGeneralNeighboreState 79
3-1-3- كلاس‌ CtotalisticNeighborState 81
3-1-4- كلاس‌ CTNeighborGroup 82
3-1-5- كلاس‌ CTNeighbors 86
3-1-6- كلاس‌ CGNeighbors 90
3-1-7- كلاس CCell 94
3-1-8- كلاس CCellularAutomata 97
3-1-9- كلاس CNeighborsStates 103
3-1-10- كلاس CParser 105
3-1-11- كلاس CRule 107
3-1-12- كلاس CAgent 111
3-1-13- كلاس CLearningAutomata 113
3-1-14- كلاس CFixedStructureSLA 114
3-1-15- كلاس CG2N2 117
3-1-16- كلاس CL2N2 118
3-1-17- كلاس CGKNK 118
3-1-18- كلاس CLKNK 119
3-1-19- كلاس CKrinsky 119
3-1-20- كلاس CKrylov 120
3-1-21- كلاس CPonomarev 121
3-1-22- كلاس CVariableStructureSLA 122
3-1-23- كلاس CLinearRewardPenalty 126
3-1-24- كلاس CLinearRewardEpsilonPenalty 126
3-1-25- كلاس CLinearRewardInaction 127
3-1-26- كلاس CQLearning 128
3-2- انواع داده های برنامه 133
3-3- معرفی برنامه 135
4- مراجع 145