Lab 01 i 02 - Automaty komórkowe

Karkonoska Państwowa Szkoła Wyższa w Jeleniej Górze
Wydział Przyrodniczo-Techniczny
Edukacja Techniczno-Informatyczna
Instrukcja Laboratoryjna
Komputerowe wspomaganie w technice
i nowoczesne techniki informatyczne
Laboratorium 1 i 2: Automaty komórkowe
Cel ćwiczenia:
Treści programowe:
Przykładowe
zadania:
Zapoznanie z problematyką automatów komórkowych (CA
- Cellular Automata) jako matematycznych modeli
dynamicznych procesów zachodzących w czasie.
Przedstawienie problematyki ćwiczeń laboratoryjnych,
celów przedmiotu, oczekiwanych efektów kształcenia
oraz kryteriów oceny. ”Gra w życie” (The Game of life)
jako przykład automatu komórkowego.
Zaobserwować, jak warunki początkowe wpływają na
rozwój i końcową konfigurację CA, a mianowicie, czy
wszystkie komórki będą martwe, czy będą się
przemieszczały, oscylowały bądź przyjmowały chaotyczny
charakter. Symulację wykonać zapisując stan początkowy,
liczbę i kolejne przykładowe kroki oraz stan ostateczny dla
przykładowych struktur występujących w ”Grze w życie”:
a)
b)
c)
d)
Przykłady
programów:
Oczekiwane efekty
po realizacji
ćwiczenia:
Sprawozdanie
powinno zawierać:
Pytania, zadania:
e)
f)
g)
h)
W celu wykonania zadania można posłużyć się dowolnym
narzędziem programistycznym - automatem komórkowym
w przestrzeni dwuwymiarowej opartym na otoczeniu
Moore’a, np.: Program Gra w życie „Conway”, Automaty
komórkowe 1.0 - Adam Sawicki.
Studenci po realizacji ćwiczenia laboratoryjnego znają
reguły działania automatu komórkowego. Potrafią je
zastosować do symulacji zachowania się komórek.
1. Cel ćwiczenia.
2. Program (treść zadania).
3. Opis kolejności wykonywanych czynności (wraz
z zastosowanymi przykładami).
4. Opis własnoręcznie wykonanego zadania (opis realizacji
kolejnych punktów zadania z wynikami, wykresami i
komentarzami).
5. Wnioski końcowe.
1. Podać przykłady zastosowania CA.
2. Jakimi parametrami można zdefiniować CA?
3. Wymienić formy przestrzenne CA.
4. Opisać topologie i rodzaje sąsiedztwa w CA.
5. Sprawdzić cykliczność poniższych struktur (co ile
generacji wyglądają podobnie?):
a)
b)
2
c)
d)
6. Znaleźć układ początkowy przemieszczający się na
płaszczyźnie (siatka prostokątna) po linii prostej (np. po
przekątnej).
7. Utworzyć układ, który spowoduje „zderzanie się” takich
dwóch podukładów. Co z tego wynika w zależności od
fazy zderzenia?
3