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CellularAutomaton

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CellularAutomaton[rule, init, t]
指定した条件でセルオートマトンを初期条件init からt ステップ実行した進化を表すリストを生成する.
CellularAutomaton[rule, init]
1ステップ分のinit の進化の結果を返す.
CellularAutomaton[rule, init, {tspec, xspec, ...}]
tspecxspec 等で指定された進化の部分だけを返す.
CellularAutomaton[rule, init, {t, All, ...}]
t ステップの間に影響を受けるであろうすべてのセルを各ステップに含む.
  • rule の可能な形:
nk=2r=1, ルール番号 nの初期ルール
{n,k}k 色の一般的な最近傍ルール
{n,k,r}k 色で範囲 r の一般ルール
{n,k,{r1,r2,...,rd}}d 次元の(2 r_1+1)×(2 r_2+1)×…×(2 r_d+1) 近傍ルール
{n,k,{{off1},{off2},...,{offs}}} 指定のオフセットの近傍ルール
{n,k,rspec,s}s 次ルール
{n,{k,1}}k 色の最近傍のtotalisticルール
{n,{k,1},r}k 色で範囲 r のtotalisticルール
{n,{k,{wt1,wt2,...}},rspec}近傍 i に重みwti が割り当てられているルール
{lhs1->rhs1,lhs2->rhs2,...}近傍のリストの明示的置換え
{fun,{},rspec}各近傍のリストに適用する関数fun
  • 2Dのセルオートマトンの一般的な形:
{n,{k,1},{1,1}}9近傍のtotalisticルール
{n,{k,{{0,1,0},{1,1,1},{0,1,0}}},{1,1}}
5近傍のtotalisticルール
{n,{k,{{0,k,0},{k,1,k},{0,k,0}}},{1,1}}
5近傍のouter totalisticルール
  • セルオートマトンの可能な規則の数は次の通りである.
初期ルール256
1D一般ルールk^(k^(2r+1))
1D totalisticルールk^((k-1)(2r+1)+1)
2D一般ルールk^(k^((2r+1)^2))
2D 9近傍totalisticルールk^(9(k-1)+1)
2D 5近傍totalisticルールk^(5(k-1)+1)
2D 5近傍outer totalisticルールk^(k(4(k-1)+1))
  • 一般に,initと進化のリストの全要素はゼロからk-1までの整数である.
  • 一般関数または置換えリストが用いられる場合は,initと進化のリストの要素は任意の式でよい. »
  • 明示的な置換規則のlhsi->rhsiにはパターンが含まれている.
  • 1次元のセルオートマトンの場合,置換規則や明示的な関数fun は常に近傍の1次元のリストに適用されると解釈される.近傍が明示的なオフセットで指定されている場合,その近傍はオフセットの順に与えられる.
  • 多次元セルオートマトンにおける近隣が{r1, r2, ...}のような範囲指定で定義されている場合,近傍のリストは次元が2{r1, r2, ...}+1の完全配列であると解釈される.
  • 多次元セルオートマトンの近傍がオフセットの明示的なリストで指定されている場合,その近傍は1次元のリストにオフセットの順序で与えられる.
  • 明示的な関数fun が与えられた場合,この関数の第1引数は近傍のリストである.第2引数は0から始まるステップ数である.
  • {rule, kspec, rspec, s}で指定されるs次のセルオートマトンでは,各ステップがs 個前のステップに依存する.
  • 初期条件は以下のようにinit によって設定される.
{a1,a2,...}周期的であると考えられる,値 ai の明示的なリスト
{{a1,a2,...},b}背景 b に重ねられた値 ai
{{a1,a2,...},{b1,b2,...}} b1, b2, ... の反復である背景に重ねられた値 ai
{{{{a11,a12,...},off1}, {{a21,...},off2},...},bspec}
背景上のオフセットoffi の値 aij
{{a11,a12,...},{a21,...},...}2次元の値の明示的リスト
{aspec,bspec}d 次元で d 次元のパディングを伴う値
  • aspec の第1要素は,各座標で原点に対して正の方向に最初の位置で背景に重ねられる.つまり,bspec[[1, 1, ...]]aspec[[1, 1, ...]]と並ぶことになる.
  • s 次のセルオートマトンについては,init がシステムの進化における最初のs ステップを与えるリストである.
  • {tspec, xspec, ...}における時間指定tspec は次のようにできる.
t0からt までの全ステップ
{t}t ステップしか含まないリスト
{{t}}ステップ t のみ
{t1,t2}t1 から t2 までのステップ
{t1,t2,dt}ステップ t1, t1+dt, ...
  • 初期条件はステップ0であると考えられる.
  • 空間指定xspec は次のようにできる.
All指定された初期条件に影響されるすべてのセル
Automatic領域内の背景と異なるすべてのセル
0aspec の始めと並んでいるセル
x右側に最大 x のオフセットを持つセル
-x左側に最大 x のオフセットを持つセル
{x}右側に x のオフセットを持つセル
{-x}左側に最大 x のオフセットを持つセル
{x1,x2}x1 から x2 までのオフセットを持つセル
{x1,x2,dx}x1, x1+dx, ... のセル
  • 1次元ではaspec の最初の要素はデフォルトで空間オフセット0を持つとされる.
  • 何次元であっても,aspec[[1, 1, 1, ...]]はデフォルトで空間オフセット{0, 0, 0, ...}を持つとされる.
  • CellularAutomatonで作成される進化リストの各要素は常に同じサイズである.
  • waspec によって指定される初期条件により,領域 r の規則を持つセルオートマトンの t ステップ後に影響を受ける領域は幅w+2rtになる.
  • 背景bspec が指定されていなければ,AllAutomatic空間オフセットはaspec にあるすべてのセルを含む.
  • Allの空間オフセットは初期条件の影響を受けるすべてのセルを含む.
  • Automaticの空間オフセットはセルオートマトンのパターンの側面から背景をカットするために使うことができる.
  • どれくらいの領域を保持すればよいかを決める際,Automaticofft で指定したステップの結果のみを使う.
  • CellularAutomaton[rule][init]は,CellularAutomaton[rule, init]と等価である.
ルール30を2ステップ実行する:
In[1]:=
Click for copyable input
Out[1]=
 
0を背景とし単一の1から始めて50ステップ実行する:
In[1]:=
Click for copyable input
Out[1]=
バージョン 4.2 の新機能 | バージョン 6 での修正機能
© 2013 Wolfram Research, Inc. English
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