اتوماتای یادگیر و اتوماتای سلولی

اتوماتای یادگیر یک مدلی است که به طور تصادفی یک عمل از مجموعه متناهی انتخاب می شود و در محیط اعمال می گردد. سپس، محیط عمل انتخاب شده توسط اتوماتای یادگیر را ارزیابی می کند. نتیجه ارزیابی خود را توسط یک سیگنال تقویتی به اتوماتای یادگیر اطلاع می دهد. اتوماتای یادگیر با دریافت سیگنال تقویتی وضعیت خود را بروز کرده و عمل بعدی خود را انتخاب می کند. روش کار اتوماتای یادگیر در شکل 1 نشان داده شده است که در آن محیط را می توان با سه تائی نمایش داد که در آن   مجموعه وردیها است و  نیز مجموعه خروجی ها را نشان می دهد. c نیز مجموعه احتمالات جریمه را نشان می دهد. این نوع از اتوماتا را اتوماتای یادگیر ثابت می نامند. اگر  دو عضوی باشد جریمه و   پاداش را نشان می دهد. نوعی از اتوماتاها بنام اتوماتای یادگیر توزیع شده وجود دارد که شبکه ای از اتوماتای یادگیر برای انجام دادن و یا حل مسئله خاصی با یکدیگر همکاری می کنند. [1]

شکل 1: نحوه عملکرد اتوماتای یادگیر

علاوه بر اتوماتاهای با ساختار ثابت، اتوماتاهای با ساختار متغیر نیز وجود دارد که آن با چهارتائی نشان داده می شود. که در آن p={p₁,p₂,…,p_r} بردار احتمال انتخاب هر یک از عمل ها  و   الگوریتم یادگیری می باشد. [2]

اتوماتاهای سلولی پدیده هائی را مدل می کنند که قانون تحول آنها به طور موضعی باشد. در واقع، تحول در وضعیت یک نقطه، فقط به وضعیت همسایگان آن نقطه بستگی دارد. اتوماتای سلولی شبکه ای چند بعدی از سلول هاست. هر سلول دارای حالتی است که حالت آن براساس همسایه های آن سلول و قواعد موجود بروزرسانی می شود. مجموعه سلول ها با اتصالات محلی خود قادر به پردازش محاسبات پیچیده می باشند. مفهوم همسایگی در اتوماتای سلولی یک مفهوم اساسی است. همان طور که در شکل 1 نشان داده شده است همسایگی یک بعدی ساده می باشد. ولی برای همسایگی دو بعدی دو قاعده مشهور نیومن و مور وجود دارد. در روش همسایگی نیومن هر هشت همسایگی سلول مرکز برای بروزرسانی حالت سلول استفاده می شود. در همسایگی مور از چهار همسایه چپ، راست، بالا و پایین سلول مورد نظر استفاده می شود. [3]

شکل 2: انواع همسایگی اتوماتای سلولی

به منظور شفاف تر شدن مطلب یک مثالی از آتش گرفتن جنگل آورده شده است: چهار وضعیت مختلف خالی، درخت سبز، درخت آتش گرفته و درخت سوخته برای درختان یک جنگل در نظر گرفته شده است. با فرض اینکه یازده نقطه برای فضای -5 تا 5 وجود داشته باشد با گذشت زمان های T پس از طی مراحل شکل 2 تبدیل به جنگل سوخته می شود.

شکل 3: وضعیت جنگل به کمک اتوماتای سلولی

منابع

1. محمدرضا ملاخلیلی، محمدرضا میبدی، "استفاده از اتوماتای یادگیر توزیع شده در پیش بینی حرکت کاربران وب"، سیزدهمین کنفرانس ملی انجمن کامپیوتر ایران، 1386.
2. سید میثم حسینی سدهی، محمدرضا میبدی، " تشخیص لبه در تصاویر با استفاده از اتوماتای یادگیر سلولی"، سیزدهمین کنفرانس ملی انجمن کامپیوتر ایران، 1386.
3. عادل اکبری مجد، اکبر حسن زاده، "روش مبتنی بر اتوماتای سلولی برای طرح مسیر ربات ها ی متحرک بهبودیافته با مکانیزم برگرفته از اجتماع مورچگان" ، مجله هوش محاسباتی در برق، بهار 1390.