元胞自動機是一種時間、空間、狀態都離散的動力學模型,是非線性科學的一種重要研究方法,特別適合於複雜系統時空演化過程的動態模擬研究。
本書共分7章。前兩章對元胞自動機的發展歷程、理論基礎和基本演化規則做了概論;後5章從客觀過程的並行性出發,以物理系統的守恆定律為基礎,建立了巨觀物理學與微觀離散動力學之間的聯繫,構造了平衡和非平衡系統相關的元胞自動機模型。
本書論述深入淺出,並附有大量習題,非常適合於用作物理學領域的研究生教材,同時可供從事複雜系統模擬和計算機科學的研究人員參考。
愛因斯坦元胞自動機方法和相關的建模技術是描述、認識和模擬複雜系統行為的強有力方法。本書旨在提供這個領域教學和自學用的入門教材,並介紹其最新進展情況,為物理學及其他科學領域中致力於先導性套用的研究人員提供必要的基礎理論。
本書詳細論述了元胞自動機在平衡和非平衡統計物理學構架中以及有關實用性問題中的套用,為了強調這種方法,本書通過簡單的實例說明其基本思想和概念。為了使讀者擴展知識領域,書後還羅列出精選的參考文獻。
書中對幾個相關套用領域是僅通過引用文獻來陳述或膚淺論述的,這不是因為我們認為這些論題不重要,而是因為必須依照本書的範圍略加主觀選擇。儘管如此,本書所涵蓋的論題意義深遠,足以表明如何將元胞自動機技術套用到其他系統的清晰思路。
本書可供從事統計物理學、固態物理學、化學物理學和計算機科學的研究人員,研究生以及所有對模擬複雜系統有興趣的人參考。書末附有術語簡釋,給出了正文中常用技術術語的定義。在前6章末尾還備有習題集,這些習題將幫助讀者熟練掌握相關章節引入的概念,或引導讀者深入到正文中未提及的新論題中。有些習題相當容易,只不過做些編程工作而已;而另一些習題則比較棘手,需要用大量的時間去完成。
本書介紹的大多數元胞自動機模擬實驗和結果都是在日內瓦大學的8KB記憶體連線機CM?200上完成的,另一些計算工作是在日內瓦大學的IBM SP2並行計算機上進行的。雖然並行巨型計算機很適用於大型模擬,但利用普通工作站,甚至現代個人機,除了人們總是期望的線上顯示以外,也能很好地進行元胞自動機計算。專用硬體也可以買到,但與通用計算機相比往往欠靈活。
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元胞自動機
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