2020 年度研究成果報告書

保存的セルオートマトンの構造とその計算能力

研究課題

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研究課題/領域番号	17K00015
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
研究分野	情報学基礎理論
研究機関	広島大学
研究代表者	今井勝喜広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (20253106)
研究期間 (年度)	2017-04-01 – 2021-03-31
キーワード	セルオートマトン / 保存性 / モーション表現
研究成果の概要	本研究は、物理的な質量保存に対応する性質をモデル化した数-保存的セルオートマトン(NCCA)の粒子移動モデルとしての性質を、その計算能力や計算量的側面から明らかにすることが目的である。新たにNCCAの性質をより大局的な粒子移動とより詳細な粒子移動とを階層的に分離して表現することができる階層的モーション表現を定義した。さらに階層的モーション表現を求めるアルゴリズムを構成し、近傍サイズが5以下のNCCAの階層的モーション表現列挙した。さらにモーションと遷移規則の関係を示すため、“pair”と“quad”というパターンの組合せでNCCAの規則を表現する方法を提案し、いくつかの基本的な性質を示した。
自由記述の分野	情報学基礎理論
研究成果の学術的意義や社会的意義	数-保存的セルオートマトン(NCCA)は、その質量保存に対応した性質から、交通流や流体などのシミュレーションに広く用いられているが、複雑になると規則設計が難しくなるため、ごく基本的な遷移規則しか利用されないという問題点があった。この研究は階層的モーション表現により粒子移動の観点と規則の観点のギャップを埋めることで、NCCAをより扱いやすくすることが目的である。また、ARデバイスによるNCCAのシミュレータにより実世界のモデル化にNCCAによるシミュレーションが有益であることを併せて示すことができると考えている。