基于千位三值光学计算机的三值元胞自动机实现及其演化行为研究

元胞自动机具有大规模并行处理的特点，在社会生活的各个方面都得到广泛应用。本项目以在新颖的三值光学计算机上实现三值元胞自动机为切入点，利用三值光学计算机在三值运算、千位数据宽度和二维数据处理能力等特点，通过实验研究三值元胞自动机的演化行为，丰富元胞自动机理论，为三值光学计算机的应用研究提供理论依据。三值元胞自动机演化是通过将演化规则转换成三值逻辑运算实现的，并基于千位三值光学计算机实验系统设计实现了相应的实验平台。本研究从一维三值初等元胞自动机入手，重点以复杂型元胞自动机为研究对象，对比Wolfram和Longton的经典研究成果，首先找到复杂型三值初等元胞自动机的临界λ参数值；然后，研究复杂型元胞自动机的演化行为，找到具有应用价值的演化规则，并将这些规则推广到二维三值元胞自动机，进一步探索其演化行为。最后，对本课题的实现方案、实验结果进行分析和评价。

元胞自动机是一种时间、空间、状态均离散，具有时空计算特征的网格动力学模型，是复杂性科学的核心技术之一，具有广泛应用前景。目前，元胞自动机的研究仍不完整，尤其是多值元胞自动机的研究还没有系统的开展。本项目在千位三值光学处理器的基础上，实现三值元胞自动机的演化，研究其演化特性。利用其三值逻辑、千位数据宽度的特点，设计实现了千位三值初等元胞自动机实验平台，将元胞自动机的演化规则转换成三值逻辑运算，在三值光学处理器上实现元胞自动机演化。本项目重点研究三值初等元胞自动机中的复杂型元胞自动机，对其特性进行了研究，并在Langton参数的基础上，引入熵来描述元胞自动机的动力学行为，丰富了元胞自动机的理论，为复杂型元胞自动机的演化奠定基础，形成了搜索复杂型演化规则的有效方法。