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元胞自动机是自然界许多复杂系统的理想化数学模型,它可以模拟许多自然现象与生命现象。大量未解决的问题为这个困难而有趣的领域展现了广阔的前景。 本文以形式语言和自动机理论为工具研究元胞自动机的语法复杂性,主要分两大部分:极限语言复杂性和演化语言复杂性。 极限语言部分,我们引进斜周期的思想,通过解决限制性的Mem-bership问题,证明了94号和22号元胞自动机的极限语言都是非正规的;更进一步,对于122号元胞自动机,我们证明它的极限语言既不是正规语言,也不是上下文无关语言。 演化语言部分,我们用类似的思想,证明了18号元胞自动机的1-演化语言是正规语言,而n-演化语言(n≥2)是上下文有关语言,但不是上下文无关语言。 我们还讨论了18号元胞自动机与126号、146(182)号元胞自动机的关系,证明了如果18号元胞自动机的极限语言不是正规的,则126号、146(182)号元胞自动机的极限语言也不是正规的,还证明了126号元胞自动机的n-演化语言(n≥4)是上下文有关语言,但不是上下文无关语言。 在本文最后,我们给出了一些猜测与Open Problem。