پایان نامه آتاماتون سلولی، آتاماتون یادگیر، و کاربرد آنها

چکیده

در این پایان نامه سعی بر این است که آتاماتون سلولی، آتاماتون یادگیر و نیز چند نمونه از کاربرد آنها مورد بررسی قرار گیرد. هر آتاماتون سلولی عبارت است از یک سیستم گسسته که بصورت شبکه ای منظم از سلولها بوده و هر سلول آن در بازه های زمانی گسسته برطبق رفتار همسایگانش، تغییر حالت می دهد. آتاماتون یادگیر نیز آتاماتونی است که طبق یک الگورتیم یادگیری و نیز تعامل با محیط، می تواند برداشتهای خود را از محیط بروز کند. در این پروژه سعی شده با معرفی مدل مخفی مارکوف، نوعی از الگوریتمهای تناظر بین دو گراف و نیز ارائه کد منبع تعدادی از برنامه های شبیه سازی، نمونه هایی از کاربردهای گوناگون این دو مفهوم (آتاماتون سلولی و آتاماتون یادگیر) معرفی شود.

فهرست مطالب

عنوان……………………………………………………………………………………….. صفحه

۱- مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………….

۱-۱-مقدمه………………………………………………………………………………………………………………

۲- آتاماتون سلولی……………………………………………………………………………………………………………….

۲-۱- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………….

۲-۲- تاریخچه آتاماتون سلولی……………………………………………………………………………..

۲-۳- ساده ترین آتاماتون سلولی………………………………………………………………………….

۲-۴- آتاماتون سلولی معکوس پذیر……………………………………………………………………..

۲-۵- آتاماتون سلولی Totalistic………………………………………………………………………….

2-6- استفاده از آتاماتون سلولی در علوم پنهان شناسی……………………………………..

۲-۷- آتاماتونهای وابسته……………………………………………………………………………………….

۲-۸- آتاماتون سلولی در طبیعت…………………………………………………………………………..

۲-۹- خلاصه……………………………………………………………………………………………………………………..

۳-آتاماتون یادگیر…………………………………………………………………………………………………………………

۳-۱- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………..

۳-۲-محیط………………………………………………………………………………………………………………

۳-۲-۱-تعریف محیط از دیدگاه منطقی……………………………………………………

۳-۲-۱-۱- موجودیتهای محیط منطقی………………………………………

۳-۲-۲- رده بندی محیط از دیدگاه خروجی آن………………………………………

۳-۳- آتاماتون………………………………………………………………………………………………………..

۳-۳-۱- چگونگی عملکرد آتاماتون………………………………………………………….

۳-۳-۲- رده بندی آتاماتون بر اساس تابع گذار و تابع خروجی…………….

۳-۳-۲-۱- آتاماتون قطعی…………………………………………………………

۳-۳-۲-۲- آتاماتون تصادفی…………………………………………………….

۳-۳-۲-۳- مثالی از آتاماتون قطعی…………………………………………..

۳-۴- اتصال بازخوردی بین محیط و آتاماتون……………………………………………………..

۳-۵- آتاماتون با ساختار ثابت و آتاماتون باساختار متغیر………………………………….

۳-۵-۱- آتاماتون یادگیر با ساختار ثابت…………………………………………………

۳-۵-۱-۱- آتاماتون یادگیر دو حالته (L2,2)……………………………..

3-5-1-2- آتاماتون حافظه دار – با دو عمل Testline))…………..

3-5-1-3- آتاماتون حافظه دار-با بیش از دو عمل Testline))..

3-6- خلاصه…………………………………………………………………………………………………………..

۴-تعریف مدل مخفی مارکوف………………………………………………………………………………………………

۴-۱- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………….

۴-۲- تعریف مدل مخفی مارکوف…………………………………………………………………………..

۴-۳- فرضیات در تئوری HMM…………………………………………………………………………..

4-4- سه مسأله مبنایی در HMM: ………………………………………………………………………

4-4-1 مساله تخمین و الگوریتم مورد استفاده ………………………………………

۴-۴-۲- مسأله رمزگشایی و الگوریتم Viterbi:……………………………………..

4-4-3- مسأله یادگیری…………………………………………………………………………..

۴-۵- معیار Maximum Likelihood (ML):……………………………………………………….

4-5-1- روش Baum-Welch ……………………………………………………………….

4-5-2- روش Gradient base……………………………………………………………….

4-5-2-1- گذارهای احتمالاتی در Gradient……………………………

4-6- احتمال مشاهدات در Gradient…………………………………………………………………….

4-6-1- معیار Maximum Mutual Information (MMI)…………………

4-7- خلاصه…………………………………………………………………………………………………………..

۵- حل مسائل تناظر گرافها و آتاماتون های یادگیر………………………………………………………………

۵-۱- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………….

۵-۲- استفاده‌ از آتاماتون یادگیر برای تناظر بین دو گراف…………………………………..
۵-۲-۱- ساختن گراف‌های تصادفی…………………………………………………………
۵-۲-۲- آتاماتون یادگیر و تناظر دو گراف……………………………………………..
۵-۲-۲-۱- استفاده‌ از اتصال‌های مشابه Tsetline
به عنوان آتاماتون مهاجرت اشیاء……………………………………………….
۵-۳- نتایج شبیه‌سازی‌های مختلف برای آتاماتون Tsetline………………………………

5-4- خلاصه…………………………………………………………………………………………………………..

۶- نمونه برنامه های کاربردی شبیه ساز آتاماتون های سلولی…………………………………………..

۶-۱- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………….

۶-۲- برنامه pattern matching……………………………………………………………………………

6-2-1- ارائه source code برای برنامه pattern matching……………….

6-3- برنامه پیاده سازی game of life توسط conway ……………………………………

6-3-1- ارائه source code برای برنامه conway ………………………………..

6-4- برنامه شبیه سازی آتاماتون سلولی……………………………………………………………..

۶-۴-۱- ارائه source code برای برنامه midi sampler ………………………

6-5- پیاده سازی conway بصورت trap door …………………………………………………

6-5-1- ارائه source code برای trap door ………………………………………..

6-6- پیاده سازی conway بصورت population ………………………………………………