CAPOW98

1. CAPOW98 Celulárne automaty a elektrická energia Spracoval: Marián Paušly 13.12.2001

2. 1. CAPOW(Celullar automata&electric power) • produkt výskumného projektu Rudyho Ruckera • Začal ako projekt CAMCOS na štátnej univerzite v San Jose • CAMCOS(center for applied mathematics and computer science) • Riešenie problémov z reálneho sveta • Riešenia problémov náročných na čas a expertízu • Finančné zabezpečenie prostredníctvom grantov • Úcta ku klientovi => utajenie osobných inf. o klientovi

3. 1. CAPOW(Celullar automata&electric power) • Od roku 1994 prebieha výskum CA so spojitými funkciami pre simuláciu elektrického prúdu v elektrickej sieti • Financovanie projektu CAPOW – grant od EPRI (Electric power research institute) • Výskum vyústil do windowsovej aplikácie, programu CAPOW98 • Dokáže simulovať a analyzovať viac druhov 1D a 2D CA • Grant bol udelený na 9 semestrov • Výskum pokračuje

4. 2. CA a CAPOW98 • CA sú samoregulujúce sa grafické počítačové obrazy • Najdôležitejšia aplikácia-komerčná počítačová grafika • Ďalšie kľúčové aplikácie: • Simulácia biologických systémov(umelý život) • Simulácia turbulencií a tepelných prúdov • Navrhovanie masívnych paralelných počítačov

5. 2. CA a CAPOW98 • CAPOW simuluje 1D a 2D CA • Monitor je rozdelený do buniek • Každá bunka je opakovane aktualizovaná zmenou jej starej farby v každom bode za novú • Efekt môžeme pozorovať ako neustále sa vyvíjajúcu obrazovú sekvenciu • Ide o CA ak je splnená podmienka: • Paralelnosti: bunky sa aktualizujú nezávisle jedna od druhej • Lokálnosti: pri aktualizácii bunky nová farba závisí výhradne od starej a od farby najbližších susedov • Homogénnosti: každá bunka je aktualizovaná podľa rovnakých pravidiel • Napríklad : -rozčerenie vodnej hladiny

7. 3. CA a elektrická energia • CA aj elektrická sieť sú paralelný systém • Paralelizmus elektrickej siete: • Výroba,rozvod,distribúcia a spotreba elektrickej energie reprezentovaná elektrickými zariadeniami reagujú navzájom v tom istom okamihu • Lokálnosť elektrickej siete: • Každý prvok systému sa aktualizuje nezávisle(lokálne) v reálnom čase • Príklad: prerušenie obvodu: • Závisí od parametrov prerušenia • Vodičov vedúcich k prerušeniu =>nepredvídateľnosť správania sa systému

8. 4. Program CAPOW98 I. HLAVNÉ OKNO PROGRAMU CAPOW98

9. 4. Program CAPOW98 II. HLAVNÉ MENU: - file (práca so súborom) - edit (úpravy) - controls (riadenie,nastavovanie programu) - view (nastavenie vyobrazenia) - cursors (nadefinovanie funkcií dotyku myšou) - help (nápoveda)

10. 4. Program CAPOW98 III. MENU „FILE“: • a) open(otvorenie súboru) -súbor typu CA: *.CA -experimentálny súbor: *.Cas -súbor užívateľských pravidiel: *.DLL

12. 4. Program CAPOW98 III. MENU „FILE“: • a) open(otvorenie súboru) • b) save(uloženie súboru) -ukladá sa súbor *.CA -pri ukladaní volíme: 1. uložiť označenú bunku alebo všetky 2. uložiť len parametre CA alebo aj parametre aj obrázky

14. 4. Program CAPOW98 III. MENU „FILE“: • a) open(otvorenie súboru) • b) save(uloženie súboru) • c) pause(pozastavenie aktualizácie) • d) speed(nastavenie rýchlosti vertikálneho rolovania) -je možné nastaviť 5 rôznych stupňov rýchlosti aktualizácie

16. 4. Program CAPOW98 III. MENU „FILE“: • a) open(otvorenie súboru) • b) save(uloženie súboru) • c) pause(pozastavenie aktualizácie) • d) speed(nastavenie rýchlosti vertikálneho rolovania) • e) randomize(náhodný štart)

17. Časovaný automatický náhodný štart • Jednorázový náhodný štart • Jednorázové náhodné nastavenie parametrov CA • Iné nastavenia: • Pravidlá CA • Zobrazenie CA

18. 4. Program CAPOW98 IV. MENU „EDIT“: • a) capture (zachytiť aktuálny stav a uložiť ho do schránky) • b) clear (vyčistiť schránku)

19. 4. Program CAPOW98 V. MENU „CONTROLS“: • world (nastaviť „svet“ CA typ,zdroj,hrany,pravidlá,...) • color (farba bunky-buniek) • view (vyobrazenie bunky-buniek) • miscellaneous (rôznorodosť,rozmanitosť) • analog (analógové CA) • electric power CA • fourier CA • generators (generátory pre štart CA) • info grid (mriežka okien so správami) • clone (klonovanie CA) • breeding (nastavenie správania sa CA) • 3D view controls (ovládanie 3D zobrazenia) • change: all alebo focus (zmenu aplikovať na všetky okná alebo len na vybrané)

20. a) World – nastaviť svet CA • Typ CA • Zdroj pre generovanie CA • Hrany • Vyhladenie a nastavenie • Náhodné generovanie • Farby • Parametrov CA • Aplikácia zmien • Všetky okná • Vybrané okno • Nahrať(natiahnuť) užívateľské pravidlá zo súboru *.dll

21. TYPY CA: WAVE EQUATION mód môže byť použitý ako model pre elektrické vlny cestujúce po prenosových trasách Prepnutím do nelineárnych vlnový rovníc ako je QUADRATIC WAVE alebo CUBIC WAVE nám dovolí modelovať nelineárne efekty fyzických prenosových trás OSCILLATORS a DIVERSE OSCILLATORS pravidlá nám dovoľujú skúmať chovanie elektrických oscilácií

22. TYPY CA: V doplnku máme skupinu OSCILLATOR CHAOTIC.DLL pravidlá simulovania chaotických oscilácii. Ak si predstavíme tieto oscilácie ako generátory, môžeme si predstaviť ich väzbu v sieti spojených s WAVE EQUATION. Pravidlá WAVE OSCILLATORS, DIVERSE WAVE OSCILLATORS demonštrujú tento efekt. Inšpiráciou pre DIVERSE WAVE OSCILLATORS pravidlo bolo reprezentovanie dynamiky elektrickej siete, v ktorej je veľký počet rozdielne reagujúcich oscilačných záťaží spojených.

23. b) Color – farba buniek

24. c) View – formát zobrazenia buniek

25. e) Analog CA – nastavenia -krok v priestore -časový krok -maximálna intenzita -maximálna rýchlosť -teplo -stav šumu

26. f) Electric power CA – nastavenia

27. h) Generators – nastavenia

28. i) Information grid

29. k) Breeding – nastavenia správania sa CA • Cyklus zmeny správania sa • Vývinová metóda • Entrópia a cvičenie • Pásmo neúspechu • Cieľ entrópie • Dosiahnuté výsledky entrópie • Súčasná entrópia

30. l) 3D view controls – ovládanie 3D zobrazovania VRML

31. 4. Program CAPOW98 VI. MENU „VIEW“: ACTION TOOLBAR (nástrojová lišta pre akcie) DIALOG TOOLBAR (nástrojová dialógová lišta) STATUS BAR

32. 4. Program CAPOW98 VII. MENU „CURSORS“: -zvol bunku a priblíž -kopírovať mutácie zvoleného bodu do všetkých buniek -dotykový mód -umiestniť generátor

33. 5. Funkcie a možnosti CAPOW98 -Diskrétne a spojité celulárne automaty. CA poskytujú fyzikálne presné modely teploty, vlnového pohybu, oscilácií a nelineárnych vĺn. -Demonštračné módy pre ľahké vizuálne znázornenie simulácie CA. -1D CA môžu byť znázornené ako farebný diagram alebo graf. -2D CA môžu byť znázornené ako 3D povrch vo "Virtuálnej Realite" alebo anaglyfickými 3-D okuliarmi. -Dovoľuje ukladať a nahrávať simulácie. Podporuje súborové formáty *.CA a *.CAS,*.DLL a VRML -Program tiež dovoľuje windowsovskú schránku pre prenášanie obrázkov do iných aplikácií. -Obsiahle užívateľské rozhranie so vzorovými dialógmi použiteľné tiež Real-time kontrolný panel. Dialógy a kľúčové príkazy sú prístupné cez tlačítka na hornom panely. Dialógy môžu farebne rozlišovať CA parametre, typ prezerania, 3D detailný pohľad, automatické náhodné generovanie, generátory atď...

34. 5. Funkcie a možnosti CAPOW98 -Schopnosť vložiť generátor so špecifikovanou frekvenciou, amplitúdou, pozíciou a fázou. To je dovolené ako v 1D tak i v 2D. -Mód prezerania grafu ,v ktorom si užívateľ môže vybrať bod v 1D CA a potom môže sledovať ako sa vyvíja v čase. -Dialóg ktorý umožňuje okamžitú Fourierovú analýzu vlnových zložiek a spektra časovej postupnosti v móde prezerania grafu. -Automatická "výchovná" funkcia pre evolúciu spôsobou práce CA. -Možnosť , ktorá dovoľuje používateľovi písať DLL pravidlá pre CA.