Возьмем, для примера, диаграмму двухбитового клеточного автомата, о котором я писал . Автомат решает поставленную задачу в два такта. Напомню, моделируем работу клапана. Имеем вход (4 бита), управляющее воздействие (1 бит) и выход (4 бита). При управляющем воздействии = "1" клапан полностью открыт - информация с входных клеток передается на выходные без искажения. При управляющем воздействии "0" на выходе "0". Видим две таблицы:
|
Глаза (свойства)
|
Клетки (функции)
|
Как работает этот автомат?
У него имеются входные и выходные клетки, расположенные последовательно - с № 0 по № 4 - пять входных клеток, примыкают к ним с № 5 по № 8 - четыре выходные клетки. Итого, девять клеток. Если в процессе размер клеточного автомата превышает сумму входных и выходных клеток, то это не приводит к перемещению входных или выходных клеток и, тем самым, облегчает программирование алгоритмов.
Итак, в первой таблице, называемой "Глаза(свойства)", находятся клеток с № 5 и до конца автомата. Свойства глаз - это алгоритм предварительной обработки сигнала, поступающего в клетку. В нейронных сетях это аналогично весам связей. Но, так как автомат является битовым, и на вход клетки (в глаза) попадает сигнал либо 1, либо 0, то применить веса нельзя.
Поэтому преобразование информации в глазах выполняется по следующим правилам:
| Вход | Алгоритм | Выход | Свойство |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | глаз закрыт, всегда 0 |
| 0 | 1 | 1 | глаз закрыт, но всегда 1 |
| 0 | 2 | 0 | глаз открыт и передает информацию без искажения |
| 0 | 3 | 1 | глаз открыт, инвертирование входного значения |
| 1 | 0 | 0 | глаз закрыт, всегда 0 |
| 1 | 1 | 1 | глаз закрыт, но всегда 1 |
| 1 | 2 | 1 | глаз открыт и передает информацию без искажения |
| 1 | 3 | 0 | глаз открыт, инвертирование входного значения |
Номера глаз расположены в таблице "Глаза (свойства)" в первой колонке. В первой строке этой же таблицы расположены номера клеток, которые обладают глазами. Все входные клетки не обладают такой возможностью, поэтому номера глаз начинаются с первой выходной клетки.
Теперь о второй таблице "Клетки (функции)". Это информация о таблично-заданных функциях, или правилах клеточного автомата. В отличие от стандартного клеточного автомата, где все клетки обладают одной и той же функцией, управляющий клеточный автомат содержит в различных клетках различные функции - правила вычисления своего значения. В двухбитовом клеточном автомате, который мы рассматриваем, соседями клетки являются две клетки, определяемые ненулевыми свойствами глаз.
Соседом может быть и сама клетка, если номер ненулевого глаза совпадает с номером этой клетки.
В нейросетях такая связь называется ассоциативной памятью. Все вычисления в клетках производятся параллельно в пределах одного такта. Значения клеток изменяются только после завершения вычислений значений всех клеток автомата.
Так как мы имеем дело с двухбитовым автоматом, то и аргумент внутриклеточной функции может изменяться в пределах от 0 до 3 - столбец "значение". В данном случае для каждой клетки существуют всего четыре значения функции или четыре правила. Значениями функции могут быть следующие правила:
0 - клетка принимает значение "0";
1 - клетка принимает значение "1";
2 - клетка не изменяет своего значения;
3 - клетка инвертирует свое значение.
Если в процессе генерации клеточного автомата значение функции не было определено, то в таблице так же нет никакого значения.
Ход вычислений приведен в таблице:
| клетки | входное значение |
аргумент функции |
значение клетки после 1-го такта |
аргумент функции |
значение клетки после 2-го такта |
|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 1 | 1 | 1 | ||
| 1 | 0 | 0 | 0 | ||
| 2 | 1 | 1 | 1 | ||
| 3 | 0 | 0 | 0 | ||
| 4 | 1 | 1 | 1 | ||
| 5 | 0 | 00 | 1 | 00 | 1 |
| 6 | 0 | 00 | 0 | 00 | 0 |
| 7 | 0 | 00 | 1 | 00 | 1 |
| 8 | 0 | 10 | 0 | 10 | 0 |
В начале вычислений все значения не входных клеток обнуляются. Состояние всех клеток в начале вычислений показано в столбце "входное значение". Начинаем с клетки № 5. По таблице "Глаза(свойства)" в столбце "5" сверху вниз ищем ненулевое свойство и находим его в строке "0" = 3 - свойство инверсии значения клетки № 0 - записываем "0", так как значение клетки было "1". Далее опускаемся по столбцу "5" и находим ненулевое значение в строке "4" = 3 - свойство инверсии - записываем к 0 еще один 0 слева (значение клетки "4" было равно "1"). Получили аргумент функции клетки № 5 = "00" (битовое выражение), т.е. "0" (десятичное выражение). Теперь по таблице "Клетки (функции)" на пересечении столбца "5" и строки "0" находим значение функции клетки "5" для аргумента "0", равное 1. Значит при таком аргументе значение клетки должно стать "1". Ставим это значение в столбец "Значение после первого такта" таблицы вычислений. И так далее. После второго такта получаем на выходных клетках значения, аналогичные значениям входных клеток с № 0 по № 4. Что и требовалось.
Можно проверить правильность работы автомата для любых входных значений. Но, компьютер делает это гораздо быстрее.
Читайте также
Последние новости
План занятий
Обучение детей от года до 3 лет плаванию, как правило, проходит в три этапа. На первом этапе ребенок должен адаптироваться к воде, избавиться от страха перед глубиной, неизвестной средой. Намного проще дети привыкают к бассейну, где есть бортики, вода теплая и прозрачная. Чуть сложнее дети адаптируются к открытым водоемам с темной и прохладной ...Читать далее »
Гимнастика от 2 лет до 2 лет 6 месяцев
1. Самостоятельная ходьба. 2. Бег вдогонку за взрослым или к взрослому в разном темпе. 3. Руки вверх, потянуться – «деревья большие большие», развести руки в стороны. 4. Ходьба по доске, приподнятой над полом на 15–20 см. 5. Приседания. 6. Подъем туловища с опорой на ладони в положении лежа на животе. 7. Хлопк...Читать далее »
Проблема: ожоги, ушибы, травмы
Немного повзрослев, ребенок начинает интересоваться источниками огня, что чревато ожогом. При незначительном ожоге необходимо поврежденный участок тела поместить под холодную проточную воду, а затем обработать антиожоговым аэрозолем. В период выздоровления применяют массаж, который способствует улучшению лимфо– и кровотока. В резуль...Читать далее »
Проблема: плоскостопие
Когда ребенок начинает ходить, его первые шаги могут быть омрачены плоскостопием. К сожалению, если эта болезнь наследственная, то волнения вполне обоснованны. И здесь без посещения детского врача ортопеда не обойтись. Его рекомендации относятся к укреплению подошвенного свода стопы вашего ребенка. Костная структура стопы ребенка ...Читать далее »
Рефлекторные движения
Рефлекторные гимнастические упражнения, В основе которых лежат врожденные двигательные рефлекторные реакции, проводятся первые три пять месяцев жизни ребенка, когда еще не утрачены безусловные двигательные рефлексы – «автоматическая походка», ладонно ротовой рефлекс, хоботковый рефлекс, сохранение равновесия, защитно оборонительные рефлексы. Рефлекторные гимнасти...Читать далее »
Техника выполнения: растирание
Прямолинейное растирание Выполняется концевыми фалангами одного или нескольких пальцев. Движение проводится прямолинейно одной рукой или обеими, иногда с отягощением. Круговое растирание Проводится с помощью круговых движений концевыми фалангами одного или нескольких пальцев. Кисть располагается с опорой на основании ладони, а манипуляции выполняют в сторону мизинца одной рук...Читать далее »
Проблема: пупочная грыжа
Пупочная грыжа – это патологическое состояние, в котором через несколько расширенное пупочное кольцо происходит выпячивание брюшины, сальника и даже кишечника. Причина заболевания следующая: вследствие дефекта передней брюшной стенки и пупочного кольца проявляется округлое или овальное выпячивание. Чаще факторами, провоцирующими повышение внутрибрюшного давления, являются кашель, запоры ...Читать далее »
