Evolutionary Search for Cellular Automata That Exhibit Self-organizing Properties Induced by Disturbance

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  • 外乱によって自己組織化するセルオートマトンの進化的探索
  • ガイラン ニ ヨッテ ジコ ソシキカスル セル オートマトン ノ シンカテキ タンサク

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セルオートマトンは，局所的な相互作用から生じる大域的な振舞いを解析するための抽象モデルの1つとして知られ，その基本特性について理解されてきた．しかし，外界との相互作用を考慮したセルオートマトンの振舞いについては，十分議論されていなかった．そこで，外界との相互作用によって自己組織的な挙動を示すセルオートマトンにおける特性の理解と応用の可能性を探るべく，外乱による局所的な状態の改変をきっかけに，セルの状態種別の分布で表される大域的な状態を切り替える問題を設定し，その遷移規則を遺伝的アルゴリズムによって探索した．その結果，外乱の蓄積が一定量を超えるとその影響が系全体に広まる自己組織的な性質によって，セルの状態数以上の大域的な安定状態を周期的に推移する系が得られた．

This paper aims at understanding emergent properties of Cellular automata (CAs) induced by external disturbances. We assumed a task in which a CA has to change its global state distinguished by the distribution ratio of cell states after every occurrence of disturbance period. Each cell state was modified by using an external rule with a small probability during the period. By conducting an evolutionary search for rules of CA that can solve this task, we got the rules for CA in which global state cyclically switched between different stable states, and interestingly, the number of stable states was more than that of distinct states of cells. Detailed analyses showed that such behavior was due to its self-organizing feature that a drastic change in its global state occurs every when the accumulation of the disturbed cells goes beyond a certain threshold.

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