Instrukcemi řízené celulární automaty
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
C
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií
Abstract
Tato práce se zabývá návrhem nového konceptu řízení celulárního automatu založeného na tzv. instrukcích. Instrukci lze chápat jako určité pravidlo ověřující stavy předem definované skupiny buněk v sousedství vyšetřované buňky, přičemž při splnění stanovené podmínky kladené na danou skupinu je její stav změněn dle daného předpisu. Jelikož je možné v rámci jednoho výpočetního kroku uvažovat sekvenci složenou z více instrukcí, přičemž každá instrukce může změnit stav centrální buňky ihned po své aplikaci, lze jejich posloupnost pokládat za určitou formu krátkého programu. Tento koncept je zároveň možné rozšířit o jednoduché operace aplikované na buněčné okolí a prováděné během interpretace jednotlivých instrukcí - příkladem takové operace může být řádkový nebo sloupcový posun. Výhoda použití instrukcí tkví v redukci vyhledávacího prostoru, neboť oproti obvykle používané tabulkové metodě není nutné prohledávat množinu všech možných konfigurací buněk v okolí, nýbrž pouze několik oblastí vymezených předpisy instrukcí. Zatímco skupiny vyšetřovaných buněk v rámci instrukce jsou navrhovány ručně na základě analýzy řešené úlohy, posloupnost jejich umístění v chromozomu je optimalizována prostřednictvím genetického algoritmu. Úspěšnost navržené metody řízení celulárního automatu je zkoumána na vybraných benchmarkových úlohách - majoritě, synchronizace, samoorganizaci a návrhu kombinačních logických obvodů.
The thesis focuses on a new concept of cellular automata control based on instructions. The instruction can be understood as a rule that checks the states of cells in pre-defined areas in the cellular neighbourhood. If a given condition is satisfied, the state of the central cell is changed according to the definition of the instruction. Because it's possible to perform more instructions in one computational step, their sequence can be understood as a form of a short program. This concept can be extended with simple operations applied to the instruction's prescription during interpretation of the instructions - an example of such operation can be row shift or column shift. An advantage of the instruction-based approach lies in the search space reduction. In comparison with the table-based approach, it isn't necessary to search all the possible configurations of the cellular neighbouhood, but only several areas determined by the instructions. While the groups of the inspected cells in the cellular neighbourhood are designed manually on the basis of the analysis of the solved task, their sequence in the chromosome is optimized by genetic algorithm. The capability of the proposed method of cellular automata control is studied on these benchmark tasks - majority, synchronization, self-organization and the design of combinational circuits.
The thesis focuses on a new concept of cellular automata control based on instructions. The instruction can be understood as a rule that checks the states of cells in pre-defined areas in the cellular neighbourhood. If a given condition is satisfied, the state of the central cell is changed according to the definition of the instruction. Because it's possible to perform more instructions in one computational step, their sequence can be understood as a form of a short program. This concept can be extended with simple operations applied to the instruction's prescription during interpretation of the instructions - an example of such operation can be row shift or column shift. An advantage of the instruction-based approach lies in the search space reduction. In comparison with the table-based approach, it isn't necessary to search all the possible configurations of the cellular neighbouhood, but only several areas determined by the instructions. While the groups of the inspected cells in the cellular neighbourhood are designed manually on the basis of the analysis of the solved task, their sequence in the chromosome is optimized by genetic algorithm. The capability of the proposed method of cellular automata control is studied on these benchmark tasks - majority, synchronization, self-organization and the design of combinational circuits.
Description
Citation
BENDL, J. Instrukcemi řízené celulární automaty [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií. 2011.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Bioinformatika a biocomputing
Comittee
prof. Ing. Adam Herout, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. Tomáš Hruška, CSc. (místopředseda)
doc. RNDr. Pavel Hruška, CSc. (člen)
doc. Ing. Vladimír Janoušek, Ph.D. (člen)
Ing. Tomáš Martínek, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Ondřej Ryšavý, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2011-08-22
Defence
Student nejprve prezentoval výsledky, kterých dosáhl v rámci své práce. Komise se pak seznámila s hodnocením vedoucího a posudkem oponenta práce. Student následně odpověděl na otázky oponenta a na další otázky přítomných. Komise se na základě posudku oponenta, hodnocení vedoucího, přednesené prezentace a odpovědí studenta na položené otázky rozhodla práci hodnotit stupněm " C ". Otázky u obhajoby: Jakým způsobem probíhá výpočet fitness pro problém majority či synchronizace? Tedy, počítají se nějaké částečné výsledky nebo pouze plně funkční? Které kroky CA slouží pro rozpoznání výsledných hodnot? U popisu experimentů uvádíte, že pokusy s instrukcemi a pokusy s tabulkovou metodou byly prováděny se stejným nastavením parametrů EA. Zkoušel jste vyladit parametry pro jednotlivé metody zvlášť? Myslíte si, že váš přístup je dostatečně objektivní?
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení