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2016 年度 実施状況報告書

セル・オートマトンモデルの計算可能な分類指標の構成

研究課題

研究課題/領域番号 15K17591
研究機関京都教育大学

研究代表者

川原田 茜  京都教育大学, 教育学部, 講師 (70710953)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワードセル・オートマトン / 力学系 / 数理モデル
研究実績の概要

本申請研究の目的は、有限領域上で定義されたセル・オートマトンに対して計算可能な力学系の分類指標を与え、これまで独立に発展してきたふたつの研究(数理モデルとしてのセル・オートマトンと、力学系としてのセル・オートマトン)をつなぐ新たな力学系理論を構築することである。
今年度は力学系としてのセル・オートマトンの観点からは、現象モデルとして重要な多次元セル・オートマトンの分類へ着手した。まずは対称性を持つ二次元エレメンタリー・セル・オートマトンに対象を絞り、その分類を試みた。Single site seedと呼ばれる初期値からの軌道の複雑さを評価した。軌道は大きく分けて、長時間経った後に一様になるもの、周期的になるもの、自己相似様になるもの、複雑な挙動を示すものがあることが分かり、Wolframによる一次元エレメンタリー・セル・オートマトンの分類との関連が示唆された。
数理モデルとしてのセル・オートマトンの観点からは、従来の統計的モデル構成法を改良した新たな構成法について検討した。テスト問題としての偏微分方程式(拡散方程式、移流方程式、Burgers方程式)の複数の数値解に対して本手法を適用し、得られた数理モデルがより現象をよく模倣していることを定性的に示した。また、実データを用いた数理モデル構成では、試行毎に得られる数理モデルが異なる可能性があることから、実験的に誤差と見做せる範囲での差異が、得られる数理モデルにどのような違いをもたらすのかを検証した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

力学系としてのセル・オートマトンに関する研究と、数理モデルとしてのセル・オートマトンに関する研究はそれぞれ進んでいるが、統計的セル・オートマトンモデル構成法で得られた現象モデルを、新たな複雑さの指標で測る段階には至っていないため。

今後の研究の推進方策

平成28年度の研究を継続して進める。具体的な現象モデルに対して分類指標が有効であることを確認し、適宜定義の修正と改良を加えていく。セル・オートマトンモデルの特性を定量的に評価し、さらなる分類を進める。
平成29年度は研究実施計画に最終年度であるため、研究結果が得られ次第、順次国内や国外の研究集会において成果発表を行っていく予定である。

次年度使用額が生じた理由

予定していた国際研究集会への参加を取りやめたため。

次年度使用額の使用計画

次年度の出張旅費として使用予定である。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2016

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Analysis of a method for constructing a cellular automaton from a continuous system2016

    • 著者名/発表者名
      Akane Kawaharada, Tomoyuki Miyaji, Naoto Nakano
    • 雑誌名

      International Journal of Networking and Computing

      巻: Volume 6, Number 2 ページ: 230--242

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 偏微分方程式を模倣するセル・オートマトンモデルの構成と解析2016

    • 著者名/発表者名
      川原田 茜
    • 学会等名
      第29回京都大学応用数学セミナーと京都力学系セミナーの合同セミナー
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2016-05-24 – 2016-05-24
  • [学会発表] 実データに基づくセル・オートマトンモデルの構成とその応用2016

    • 著者名/発表者名
      川原田 茜
    • 学会等名
      第1回京都教育大学数学談話会
    • 発表場所
      京都教育大学
    • 年月日
      2016-04-27 – 2016-04-27

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公開日: 2018-01-16  

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