駆け足で読む『Bio-Inspired Artificial Intelligence』の中身 2. Cellular Systems 細胞の系

• 空間に自動機械があって、活動・発展・繰り返しする仕組み
• 2. Cellular Systems 細胞の系
  • 2.1 The Basic Ingredients 基礎的な構成要素
    • 空間、時間、状態・状態セット、近傍、状態推移関数、境界条件、初期条件、終止条件
    • Quiescent state 休止状態
    • Neighborhood radius 近傍(直接的な関係の生じる)範囲を定めるための半径
  • 2.2 Cellular Automata 細胞というオートマトン(自動機械)
    • Transition rule 推移のルール
    • Transition table 推移を表す表
    • 2.2.1 Special CA rules 細胞オートマトンの特別ルール
      • Totalistic 自身と近傍の状態のみによって、次の時刻の状態が決まる
      • Outer totalistic 近傍の状態のみによって(自身の状態に寄らず)、次の時刻の状態が決まる
      • Symmetric 複数の状態に順序などがなく、対等である
      • Null space quiescent 周囲が休止状態なら休止状態を維持する
    • 2.2.2 Space-time diagram 時空間変化の表示法
  • 2.3 Modeling with Cellular Systems 細胞生物学の系でモデル化する
    • 2.3.1 Example: The elementary traffic CA 交通状態の基本的な細胞オートマトン
      • Phase transition 相推移
  • 2.4 Some Classic Cellular Automata 古典的な細胞オートマトンの例
    • 2.4.1 Elementary CAs 基本的な細胞オートマトン(１次元空間、半径も１)
      • Wolfram's rule code ２進法で状態推移が記述される
    • 2.4.2 Conway's life game ライフゲーム
      • Birth rule 出生ルール
      • Survival rule 生き残るルール
      • Glider グライダー
      • Eater
      • Reversibility 可逆性のありなし
  • 2.5 Other Cellular Systems その他の細胞の系
    • 2.5.1 Nonhomogeneous CA 不均一な細胞オートマトン
    • 2.5.2 Asynchronous CA 一斉に動くわけではない細胞オートマトン
    • 2.5.3 Probabilistic CA 確率的に決める細胞オートマトン
    • 2.5.4 Paricle CA 粒子の動きの細胞オートマトン
    • 2.5.5 Coupled Map Lattices 空間を連続座標にすると格子数としては無限になる
    • 2.5.6 Cellular Neural Networks 細胞オートマトンを使ったニューラルネットワーク
    • 2.5.7 Cellular Systems with Multiple Cellular Spaces 細胞オートマトンの格子が階層構造をなして複層になっている
  • 2.6 Computation 計算に関すること
    • Cellular computers 細胞オートマトンが動くための入出力を実施するハードウェア
    • Maze CA 迷路を解く
    • Firing squad synchronization problem 発光の同期
    • Density classification task
    • Universal computation 細胞オートマトン形式で計算機としてなんでもできるようにする
    • Computational irreducibility 細胞オートマトンがどういう手順で網羅的に調べるかは予測しがたい
  • 2.7 Artificial Life 人工生命の設計
    • Complexity 複雑性
    • Kinematic model 運動性をモデル化
    • Cellular model 細胞オートマトンでの人工生命設計
    • Self-reproducing automaton 自己複製するオートマトン
    • Universal constructor 自分で情報を読んで自己複製する
    • Robust self-reproduction
    • Artificial life
    • Langton's loop ごくわずかな要素だけでできた自己複製する系
    • 2.7.1 Correspondences with Biology 実際の生物学との対応
      • Self-organization 自己組織化
  • 2.8 Complex Systems 複雑系
    • Excitable media 刺激されてエネルギーを貯めたり放出したりする系
    • Cellular evolutionaly models 進化する細胞オートマトン
    • Agent-based models 仲介役を立てて相互作用する系
    • CA natural topology 形を作る
    • Granular media 粒子の集合のモデル
    • CAs in physics 物理学での利用
  • 2.9 Analysis and Synthesis of Cellular Systems
    • Direct problem ルールから結果を予想する
    • Inverse problem 結果からそれをもたらすはずのルールを推定する
    • 2.9.1 Analysis
      • 細胞オートマトンを使って解析する
    • 2.9.2 Synthesis
    • 細胞オートマトンを設計・実装する
  • 2.10 Closing Remarks
  • 2.11 Suggested Readings