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AUTÓMATOS CELULARES

António Câmara

ADSA

Equações diferenciais

“First (a) we stylize physics into differential equations, then (b) we force these equations into the mold of discrete space and time and truncate the resulting power series, so as to arrive to finite difference equations, and finally, in order to commit the latter to algorithms, (c) we project real valued variables on to finite computer words (round-off). At the end, we find the computer-again a physical system”

Tommaso Toffoli, 1984

Autómatos celulares

• Espaço uni, bi or tri-dimensional dividido em células

• Cada célula pode assumir um conjunto finito de valores (típicamente 0 ou 1)

• Os valores das células vão sendo alterados através de regras de transição (de t para t+dt)

Autómatos celulares

• Regras de transição– locais– homogéneas– paralelas

• Autómatos celulares permitem criar pontes entre representações micro e macroscópicas

Autómatos celulares

• Exemplos de regras de transição

Autómatos celulares

• Jogo da vida de John Conwayregras de transição para células (valor 0- célula

morta; valor 1- célula viva)

numero de vizinhos vivos estado em t+dt

2 não muda

3 viva

0, 1, 4, 5, 6, 7, 8 morta

Modelos de predador-presa

Modelos de fogos florestais

Autómatos celulares correndo sobre imagens

Autómatos celulares correndo em processadores paralelos

Simulação pictorial

• Objectos podem ser pictografos, sinais ou símbolos

• Podem ser descritos pela cor, posição, dimensão e forma

• Regras de transição incluem regras de comportamento e regras de interacção

• Condições de fronteira: donnut, barreira, fronteira ilimitada

Simulação pictorial

• Regras de comportamento

Simulação pictorial

• Regras de interacção

Live sketch

Live sketch

Live sketch

Autómatos celulares e video interactivo

Autómatos celulares e realidade virtual

Autómatos celulares e realidade virtual

Autómatos celulares e realidade virtual

Vida artificial

• Métodos algorítmicos

– Autómatos Celulares– Algoritmos Genéticos– Programação Genética– Redes Neuronais– Métodos de Animação

Vida artificial

• Objectos Soft– Virus– Virtual Pets– Agentes

• Objectos físicos– Robots

Vida artificial

• Exemplos paradigmáticos- Programação genética– Evolução estética (Karl Sims em Galapagos)

Vida artificial

• Exemplos paradigmáticos- Programação genética– Evolução estética (produtos)

Vida artificial

• Aplicação de Karl Sims “Virtual Creatures”• evolução de uma cobra artificial

Vida artificial

• Karl Sims’ Virtual Creatures