Spatial pattern formation in asynchronous cellular automata with mass conservation

質量保存則を有する非同期セルオートマトンにおける空間パターン形成

鈴土 知明   

Suzudo, Tomoaki

本論文では、質量保存則が成り立つようにした2次元非同期セルオートマトン(CA)を提案し、それをパターン形成研究へ応用する場合のメリットについて議論した。まず、直感的な考察により、ある与えられたパターンを形成するようなCAを設計した。このCAを解析したところ、実際の化学系に近い時間発展をすることが確かめられた。また、遺伝的アルゴリズムを使って、パターンを形成するようなCAを自動的に探索することを試みた。その結果、幾つか自発的なパターン形成ダイナミクスが発見された。このテクニックは自己組織化に関するさまざまな研究に応用できる。

This paper proposes a class of 2-dimensional asynchronous cellular automata with conservation of mass, for the formation of patterns in groups, and describes the merits given by this methodology. A cellular automaton rule causing a specified kind of pattern was designed manually. Thanks to this realistic modeling method reflecting nature, the mechanism of pattern formation was found to be similar to real chemical processes. A search technique using genetic algorithm is applied to find pattern-forming CAs, and it successfully find a few types of spontaneous pattern formations. This technique is expected to be applied to a wide range of potential studies related to self-organization.