Ein zellularer Automat ist ein mathematisches Modell, das aus einer Anordnung von Zellen besteht, die jeweils einen bestimmten Zustand annehmen können. Diese Zustände ändern sich in diskreten ZeitSchritten auf Basis einfacher Regeln, die von den Zuständen der benachbarten Zellen abhängen. Zellulare Automaten sind grundlegende Modelle in der Informatik und finden Anwendung in verschiedenen Bereichen, einschließlich der künstlichen Intelligenz.
Die grundlegenden Komponenten eines zellularen Automaten umfassen:
- Gitter: Die Zellen sind in einem Gitter angeordnet, das ein-, zwei- oder dreidimensional sein kann.
- Zustände: Jede Zelle kann einen von mehreren Zuständen annehmen, die durch diskrete Werte dargestellt werden.
- Nachbarschaft: Die Zustandsänderung einer Zelle hängt von ihren Nachbarn ab, deren Anzahl und Anordnung je nach Modell variieren.
- Übergangsregeln: Einfache, deterministische Regeln bestimmen, wie sich die Zustände der Zellen in jedem ZeitSchritt ändern.
- ZeitSchritte: Die Simulation läuft in diskreten, gleichmäßigen Intervallen ab.
Die Funktionsweise eines zellularen Automaten ist wie folgt:
- Initialisierung: Das Gitter wird mit einem bestimmten Anfangsmuster initialisiert.
- ZeitSchritt: Für jeden ZeitSchritt werden die Zustände aller Zellen simultan aktualisiert, basierend auf den Übergangsregeln und den Zustand% ihrer Nachbarn.
- Iteration: Dieser Prozess wird für eine bestimmte Anzahl von Schritten wiederholt oder bis ein stabiler Zustand erreicht ist.
Zellulare Automaten werden in der künstlichen Intelligenz und Informatik eingesetzt, um komplexe Systeme zu modellieren, wie z.B. Verkehrsflüsse, Stadtplanung oder biologische Systeme. Sie sind besonders nützlich, um dezentrale, selbstorganisierte Prozesse zu simulieren und zu analysieren.