Multi-Layer Cellular Automata for Generating Normal Random Numbers

توضیحات

ABSTRACT

In this paper concept of multi-layer cellular automata and a novel neighborhood structure are introduced. According to these concepts, a novel approach for generating normal random numbers is proposed. First layer consists of binary cellular automata which are responsible for activating and inactivating cells in next layers. A cellular automaton with integer values is used for these layers. Interaction between layers of  represented cellular automata leads to a dynamic and complex behavior of proposed model. Main idea of this model is based on central limit theorem to generate normal random numbers. To evaluate the quality of proposed model, several simulations are implemented. Results prove that multi-layer cellular automata generate better normal random numbers in comparison to MATLAB.

 

INTRODUCTION

Dynamics of complex systems lead many processes in real world to be assumed stochastic and ambiguous . Due to this motivation in recent decades, scientists has paid attention to computer based random  number generation in complex system simulations and attracted many researchers to introduce and develop these methods. Lottery, computer games, cryptography, calculation with Monte Carlo method, computer simulations, operational research and most of intelligent optimization methods such as genetic algorithm, particle swarm optimization, tabu search and other Meta-heuristics are some applications of random number generators . Random numbers are generally classified into three categories as below. Truly Random Numbers: In this category, all numbers have equal probability to be generated. This class is not periodic and the numbers don’t follow any pattern. In addition, truly random numbers are not  generated by specific algorithm and predicting the next element of sequence is not possible. Indeed there is no correlation among these kinds of random numbers. Pseudo Random Numbers: Pseudo random  numbers are generated by specific algorithms and it is possible to predict some subsequences by  considering generated trajectory. To start the algorithm some of parameters need to be initialized. One of the most obvious problems about this category is existence of periodic sequences and specific patterns inside them.

 

چکیده

در این مقاله مفهوم اتوماتای چند لایه سلولی و یک ساختار جدید محله معرفی شده است. با توجه به این مفاهیم، یک روش جدید برای تولید عدد تصادفی طبیعی پیشنهاد شده است. لایه اول شامل اتوماتیک دوتایی سلولی است که مسئول فعال کردن و غیرفعال کردن سلول ها در لایه های بعدی است. یک ماشین سلولی با مقادیر عدد صحیح برای این لایه ها استفاده می شود. تعامل بین لایه های اتوماتیک سلولی ارائه شده، منجر به رفتار پویا و پیچیده مدل پیشنهادی می شود. ایده اصلی این مدل بر اساس قضیه محدود مرکزی برای تولید عدد تصادفی عادی است. برای ارزیابی کیفیت مدل پیشنهادی، چندین شبیه سازی انجام شده است. نتایج نشان می دهد که اتوماتای سلولی چند لایه، عدد تصادفی عادی را نسبت به MATLAB تولید می کند.

 

مقدمه

دینامیک سیستم های پیچیده منجر به فرآیندهای بسیاری در دنیای واقعی می شود که تصور می شود تصادفی و مبهم است. با توجه به این انگیزه در دهه های اخیر، دانشمندان به تولید کامپیوترهای مبتنی بر تعداد تصادفی در شبیه سازی سیستم های پیچیده توجه کرده و بسیاری از محققین را به معرفی و توسعه این روش ها جذب کرده اند. قرعه کشی، بازی های کامپیوتری، رمزنگاری، محاسبه با روش مونت کارلو، شبیه سازی کامپیوتری، تحقیق عملیاتی و بسیاری از روش های بهینه سازی هوشمند مانند الگوریتم ژنتیک، بهینه سازی ذرات ذرات، جستجوی تابو و دیگر متا-اوریستیک، برخی از برنامه های کاربردی از ژنراتورهای عدد تصادفی هستند. اعداد تصادفی به طور کلی به سه دسته زیر تقسیم می شوند. اعداد واقعا تصادفی: در این دسته، تمام اعداد به احتمال زیاد تولید می شوند. این کلاس دوره ای نیست و اعداد هیچ الگوی دیگری را دنبال نمی کنند. علاوه بر این، اعداد واقعا تصادفی توسط الگوریتم خاص تولید نمی شوند و پیش بینی عنصر بعدی توالی امکان پذیر نیست. در واقع این نوع اعداد تصادفی همبستگی وجود ندارد. اعداد شبه تصادفی: اعداد شبه تصادفی با الگوریتم های خاص تولید می شود و امکان پیش بینی بعضی پسوندها با توجه به مسیر تولید فراهم می شود. برای شروع الگوریتم، برخی پارامترها باید مقدار دهی شوند. یکی از واضح ترین مسائل در این دسته بندی، وجود توالی های دوره ای و الگوهای خاص درون آنها است.

 

Year: 2010

Publisher : Eighteenth International Energy Conference of Iran

By :  Ramin Ayanzadeh , Kaveh Hassani , Yaghoub Moghaddas , Hadi Gheiby

File Information: English Language/ 6 Page / size: 746 KB

Download

سال :1389

ناشر : هجدهمین کنفرانس بین المللی برق ایران

کاری از : رامین آین زاده، کاوه حسنی، یغاب مقدس، هادی قیبی

اطلاعات فایل : زبان انگلیسی / 6 صفحه / حجم : KB 746

لینک دانلود