Systematic Design for Emergence in Cellular Nonlinear Networks: With Applications in Natural Computing and Signal Processing

شبکه های غیرخطی سلولی به طور طبیعی معماری های محاسباتی الهام گرفته شده ای هستند که در آن رفتارهای دینامیکی پیچیده ممکن است در نتیجه اتصال محلی یا تجویز شده بین سلول های ساده ظاهر شوند. از نظر عملکردی، مانند زیست شناسی، هر سلول توسط چند بیت اطلاعات به نام ژن تعریف می شود. چنین سیستم هایی ممکن است در برنامه های کاربردی پردازش سیگنال (حسگرهای هوشمند) استفاده شوند یا ممکن است برای مدل سازی و درک سیستم های طبیعی استفاده شوند. در حالی که بسیاری از نشریات بر پویایی در اتوماتای ​​سلولی و کاربردهای مختلف تمرکز دارند، کمتر به یک مشکل مهم، یعنی طراحی برای ظهور می پردازند. به زبان ساده: چگونه سلولی را انتخاب کنیم که رفتار مطلوبی در سیستم سلولی رخ دهد.

این کتاب یک چارچوب سیستماتیک برای اندازه گیری ظهور و یک روش طراحی سیستماتیک برای مکان یابی ژن های محاسباتی معنی دار در یک زمان محاسباتی معقول پیشنهاد می کند. برنامه ها و نمونه های کاربردی ارائه شده اند تا خواننده به راحتی مفاهیم جدید را درک کند و آزمایش های خاص خود را توسعه دهد. یک زبان در دسترس آن را به مخاطبان زیادی از جمله متخصصان رشته‌های بین‌رشته‌ای مختلف توصیه می‌کند که ممکن است از درک بهتری از ظهور و کاربردهای آن در حوزه خاص خود بهره ببرند.

Cellular nonlinear networks are naturally inspired computing architectures where complex dynamic behaviors may emerge as a result of the local or prescribed connectivity among simple cells. Functionally, much like in biology, each cell is defined by a few bits of information called a gene. Such systems may be used in signal processing applications (intelligent sensors) or may be used to model and understand natural systems. While many publications focus on the dynamics in cellular automata and various applications, less deal with an important problem, that of designing for emergence. Put in simple words: How to choose a cell such that a desired behavior will occur in the cellular system.

This book proposes a systematic framework for measuring emergence and a systematic design method to locate computationally meaningful genes in a reasonable computing time. Programs and application examples are provided so that the reader may easily understand the new concepts and develop her own specific experiments. An accessible language recommends it to a large audience including specialists from various interdisciplinary fields who may benefit from a better understanding of emergence and its applications to their specific field.