Математичне та програмне забезпечення для дослідження властивостей тривимірних клітинних автоматів

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorФіногенов, Олексій Дмитрович
dc.contributor.authorЧередніченко, Владислав Олександрович
dc.date.accessioned2020-03-05T09:30:15Z
dc.date.available2020-03-05T09:30:15Z
dc.date.issued2019-05
dc.description.abstractenThesis: 116 pages, 51figures, 18 tables, 2 appendices, 19 references. Topic relevance. Cellular automata are discrete dynamic systems whose behavior is fully determined in terms of local interactions. It was first discovered in the 1940s by Stanislav Ulam and John von Neumann. Although some machines were studied during the 1950s and 1960s, they were not popular until the 1970s and Conway's "Life" games. Interest in the subject has expanded beyond the limits of academic science, due to the increase in computer computing power and availability. The scope of the models of such a system is boundless: from the simplest "naughty crosses" to artificial intelligence. The most studied are two-dimensional cellular automata, such as the game "Life" and the Ant Lang. However, by this time, three-dimensional cellular automata are still little investigated, although they have tremendous potential for use. The first reason is the complexity of the study of automata and the storage of a three-dimensional state of the machine. In addition, there are no software tools for conducting such research. The reflection of three-dimensional automata, their task and review of the process of their evolution need a special functional that is not provided with tools for working with two-dimensional cellular automata. Therefore, there is a need to create a software tool for working with three-dimensional cellular automata and study their properties with the help of the created program. The advantages of using three-dimensional cellular automata are their versatility in the application field: from the generation of three-dimensional objects to the simulation of complex molecular processes, physical, chemical phenomena and quantum effects. This flexibility is achieved by the discreteness of the size of the machine and its evolutionary time, as well as the free ability to formulate its own rules of evolution, depending on the context of the study. The aim of the research is the evolution of objects using three-dimensional cellular automata. To achieve the goal, we must accomplish the following tasks: − analyze the existing classifications, rules of generation and visualization of two-dimensional and three-dimensional cellular automata; − to define the necessary list of visualization functions for research of cellular automata; − design architecture and develop software for the study of three-dimensional cellular automata. The object of research is the three dimensional cellular automata. The subject of research is the process of evolution and the effect of external excitations on the geometric form of a cellular automaton and its properties. Methods of research: methods of evolution of cellular automata; computational mathematics and computer and fractal graphics. Scientific contribution: − methods of investigating the evolution of three-dimensional cellular automata under the influence of external factors have been improved; − determination of the criteria for the presence of elements of regularity in a chaotic structure during dynamic development; − proposed new ways of generating three-dimensional objects and structures. The practical value of the results obtained: − software was developed that implements the main functions for the implementation of the evolution of three-dimensional automata − means of setting the function of influence during the development of a dynamic object; − tools for reviewing the condition and structure of the object during evolution have been developed. Thesis connection to scientific programs, plans, and topics. The work was carried out at the Department of Automated Systems for Information Processing and Management of the National Technical University of Ukraine "Kyiv Polytechnic Institute named after Igor Sikorsky" within the framework of the topic №0117U000914 "Mathematical Models and Technologies in DSS". Approbation: results of work were reported at the scientific conference "Informatics and Computing - IOT-2018". Publications. The scientific provisions are published in the theses of the scientific conference "Informatics and Computing - IOT-2018" and in the professional collection "Modern Modeling Problems" - 2019. - Vip. 13. (accepted for publication).uk
dc.description.abstractukМагістерська дисертація: 116 с., 51 рис., 18 табл., 2 додатоки, 19 джерел. Актуальність. Клітинні автомати – це дискретні динамічні системи, поведінка яких повністю визначається в термінах локальних взаємозв’язків. Вперше був відкритий в 1940-х роках Станіславом Уламом і Джоном фон Нейманом. Хоча деякі автомати вивчалися протягом 1950-х і 1960-х років, вони не були популярними до 1970-х років і гри Конвея «Життя». Область застосування моделей такої системи безмежна: від найпростіших «хрестиків-нуликів» до штучного інтелекту. Інтерес до предмета розширився за межі академічної науки, що зумовлено підвищенням обчислювальної потужності комп'ютера і доступності. Найбільш дослідженими є двовимірні клітинні автомати, наприклад гра «Життя» та мураха Ленгтона. Однак до цього часу залишаються мало дослідженими тривимірні клітинні автомати, хоча і мають величезний потенціал для застосування. Перша причина – складність дослідження автоматів та зберігання тривимірного стану автомату. Крім того, відсутні програмні засоби для проведення такого дослідження. Відображення тривимірних автоматів, їх задання та огляд процесу їх еволюції потребують спеціального функціоналу, який не надається засобами для роботи із двовимірними клітинними автоматами. Тому є необхідність в створенні програмного засобу для роботи із тривимірними клітинними автоматами та дослідження їх властивостей за допомогою створеного програмного забезпечення. Перевагами використання тривимірних клітинних автоматів є їх універсальність в сфері застосування: від генерації тривимірних об’єктів до моделювання складних молекулярних процесів, фізичних, хімічних явищ та квантових ефектів. Така гнучкість досягається за допомогою дискретності розміру автомату та його часу еволюції, а також вільній можливості формулювати власні правила еволюції, залежно від контексту дослідження. Метою дослідження є еволюція об’єктів за допомогою тривимірних клітинних автоматів. Для досягнення поставленої мети необхідно виконати наступні завдання: − проаналізувати існуючі класифікації, правила генерації та візуалізації двовимірних і тривимірних клітинних автоматів; − визначити необхідний перелік функцій візуалізації для дослідження клітинних автоматів; − спроектувати архітектуру та розробити програмне забезпечення для дослідження тривимірних клітинних автоматах. Об’єктом дослідження є тривимірні клітинні автомати. Предметом дослідження є процес еволюції та вплив зовнішніх збуджень на геометричну форму клітинного автомату та його властивості. Методи дослідження: методи еволюції клітинних автоматів; обчислювальної математики та комп’ютерної і фрактальної графіки. Наукова новизна: − вдосконалено методи дослідження еволюції тривимірних клітинних автоматів під впливом зовнішніх факторів; − визначення критеріїв присутності елементів регулярності в хаотичній структурі під час динамічного розвитку; − запропоновані нові способи генерації тривимірних об’єктів та структур. Практичне значення отриманих результатів: − розроблено програмне забезпечення, що реалізує основні функції по реалізації еволюції тривимірних автоматів; − розроблено засоби задання функції впливу під час розвитку динамічного об’єкту; − розроблено засоби перегляду стану та структури об’єкту під час еволюції. Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалась на кафедрі автоматизованих систем обробки інформації та управління Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» в рамках теми №0117U000914 «Математичні моделі та технології в СППР» Апробація: результати роботи доповідалися на науковій конференції «Інформатика та обчислювальна техніка – ІОТ-2018». Публікації. Наукові положення опубліковані в тезах наукової конференції «Інформатика та обчислювальна техніка – ІОТ-2018» та в фаховому збірнику «Сучасні проблеми моделювання» – 2019. – Вип. 13. (прийнято до друку).uk
dc.format.page116 с.uk
dc.identifier.citationЧередніченко, В. О. Математичне та програмне забезпечення для дослідження властивостей тривимірних клітинних автоматів : магістерська дис. : 121 Інженерія програмного забезпечення / Чередніченко Владислав Олександрович. – Київ, 2019. – 116 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/32129
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectклітинний автоматuk
dc.subjectеволюціяuk
dc.subjectжиттяuk
dc.subjectграuk
dc.subjectфрактальна геометріяuk
dc.subjectcellular automationuk
dc.subjectevolutionuk
dc.subjectlifeuk
dc.subjectgameuk
dc.subjectfractal geometryuk
dc.subject.udc004.9uk
dc.titleМатематичне та програмне забезпечення для дослідження властивостей тривимірних клітинних автоматівuk
dc.typeMaster Thesisuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Cherednichenko_magistr.pdf
Розмір:
2.5 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.06 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Магістерські роботи (АСОІУ)
Магістерські роботи