|
|
Instrukcemi řízené celulární automaty
Bendl, Jaroslav ; Žaloudek, Luděk (oponent) ; Bidlo, Michal (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá návrhem nového konceptu řízení celulárního automatu založeného na tzv. instrukcích. Instrukci lze chápat jako určité pravidlo ověřující stavy předem definované skupiny buněk v sousedství vyšetřované buňky, přičemž při splnění stanovené podmínky kladené na danou skupinu je její stav změněn dle daného předpisu. Jelikož je možné v rámci jednoho výpočetního kroku uvažovat sekvenci složenou z více instrukcí, přičemž každá instrukce může změnit stav centrální buňky ihned po své aplikaci, lze jejich posloupnost pokládat za určitou formu krátkého programu. Tento koncept je zároveň možné rozšířit o jednoduché operace aplikované na buněčné okolí a prováděné během interpretace jednotlivých instrukcí - příkladem takové operace může být řádkový nebo sloupcový posun. Výhoda použití instrukcí tkví v redukci vyhledávacího prostoru, neboť oproti obvykle používané tabulkové metodě není nutné prohledávat množinu všech možných konfigurací buněk v okolí, nýbrž pouze několik oblastí vymezených předpisy instrukcí. Zatímco skupiny vyšetřovaných buněk v rámci instrukce jsou navrhovány ručně na základě analýzy řešené úlohy, posloupnost jejich umístění v chromozomu je optimalizována prostřednictvím genetického algoritmu. Úspěšnost navržené metody řízení celulárního automatu je zkoumána na vybraných benchmarkových úlohách - majoritě, synchronizace, samoorganizaci a návrhu kombinačních logických obvodů.
|
|
|
Návrh výpočetních struktur v celulárních automatech
Luža, Jindřich ; Drábek, Vladimír (oponent) ; Bidlo, Michal (vedoucí práce)
za pomocí celulárních automatů. Práce popisuje principy fungování celulárních automatů a zabývá se jejich způsoby jejich využítí pro stanovený cíl. Na 1D a 2D rozměrných celulárních automatech vybraných typů jsou ukázány možné způsoby jak Turingovsky univerzálního výpočtu tak i další řešící specifické úlohy. Tímto je demonstrována schopnost celulárních automatů provádět výpočet a zároveň jsou ukázány rozlišné způsoby interpretace vstupů a výstupů výpočtů na celulárním automatu. S přihlédnutím k těmto poznatkům jsou pro vybrané obvody navrženy testy mající za úkol nalézt realizaci těchto obvodů na celulárních automatech za pomoci zvoleného evolučního algoritmu. Nalezené výsledky jsou pak porovnány z hlediska jejich nároků na evoluční algoritmus a spotřebované výpočetní zdroje.
|
|
| |
|
|
Predikce sekundární struktury proteinů pomocí celulárního automatu
Šalanda, Vojtěch ; Vogel, Ivan (oponent) ; Bendl, Jaroslav (vedoucí práce)
Tato práce přináší nový přístup k predikci sekundární struktury proteinů. K existujícím přístupům k této problematice zavádí novou metodu, založenou na celulárním automatu a jeho charakteristických vlastnostech. Hlavním cílem práce je zvýšení rychlosti predikce i za cenu mírného snížení její úspěšnosti. Pro nalezení optimálních parametrů běhu celulárního automatu je využito genetického algoritmu s vhodně definovanými genetickými operátory. Dosažené výsledky byly porovnány s výsledky existujících metod. Parametry predikce, se kterými bylo dosaženo nejvyšší úspěšnosti, byly použity ve výpočetním frameworku pro predikci sekundární struktury libovolného analyzovaného proteinu.
|
|
|
Implementace CellMatrix v FPGA
Martinák, Jan ; Bidlo, Michal (oponent) ; Sekanina, Lukáš (vedoucí práce)
Hardware s možností rekonfigurace představuje moderní trend ve vývoji nových obvodů. Stále rostoucí požadavky na takovou architekturu vyústily ve snahy vytvořit obvod, který dokáže rekonfiguraci provádět paralelně a lokálně. Jednou z takových technologií je architektura Cell Matrix, založená na principech celulárních automatů. Tato práce si klade za úkol seznámit čtenáře s architekturou Cell Matrix a ukázat její výhody, funkce a možnosti implementací v programovatelném poli FPGA na vývojovém kitu FITkit.
|
|
|
Sebereplikace v celulárních automatech
Mikeš, Martin ; Bidlo, Michal (oponent) ; Žaloudek, Luděk (vedoucí práce)
Tato práce představuje celulární automaty jako systémy, které mohou sloužit jako prototypový model pro komplexní masivně paralelní systémy složené z jednoduchých, navzájem interagujících komponent. Zaměřuje se na sebereplikující se smyčky - struktury operující v celulárním prostoru, mající potenciálně možnost provádět užitečné úlohy. Je zde ukázána implementace tří takových smyček, ve kterých jsou demonstrovány úlohy jednobarevné vyplnění vnitřní plochy smyčky, konstrukce písmen "MM" a binární sčítání. Na závěr je diskutována praktická použitelnost těchto principů.
|
|
|
Akcelerace algoritmu sledování částic v experimentu CBM
Roth, Michael ; Kolář, Martin (oponent) ; Musil, Petr (vedoucí práce)
Cílem této práce je prostudovat metody detekce a rekonstrukce trajektorií částic v experimentu CBM a problematiku akcelerace těchto metod na hardwarových platformách. V práci byly srovnány výhody a nevýhody rozšířených metod a pro další studium byla vybrána metoda rekonstrukce na bázi celulárních automatů a Kalmanových filtrů. Práce se podrobně zabývá zejména vývojem simulačního modelu, vhodného pro generování testovacích dat pro usnadnění budoucí implementace vybraného sledovacího algoritmu. Byly vytvořeny dva odlišné simulátory částic, které budou v navazující práci použity pro výpočet predikčního kroku rozšířeného Kalmanova filtru a testování kvality implementované rekonstrukční metody.
|
|
|
Umělý život
Weigl, František ; Šoustek, Petr (oponent) ; Dvořák, Jiří (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá problematikou umělého života. První část poskytuje stručný přehled historie umělého života a současné dělení umělého života. Ve druhé části práce jsou popsány některé významné softwarové modely umělého života. Poslední část práce obsahuje jednoduché experimenty s vybraným celulárním automatem.
|
|
|
Simulátor nanopočítače na bázi celulárního automatu
Kmeť, Dušan ; Bidlo, Michal (oponent) ; Sekanina, Lukáš (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá realizací simulátoru na bázi asynchronního celulárního automatu simulujícího obvody odolné vůči zpoždění. Celulární automaty mají z pohledu nanotechnologií několik zajímavých vlastnosti využitelných při fyzické implementaci nanopočítačů na nich založených. Těmito jsou hlavně sebereplikace, regulérnost a výrazný paralelismus. V práci je uveden vztah mezi nanopočítači a celulárními automaty, přičemž důraz je kladen na možnosti využití asynchronního módu časování. Asynchronní celulární pole vycházející z modelu asynchronního celulárního automatu by mohly být vhodnou architekturou pro budoucí nanopočítače, což bylo důvodem implementace simulátoru uvedené technologie. Jeho funkčnost byla ověřena na základě experimentů.
|
|
|
Modifikace genetických algoritmů pro návrh celulárních automatů
Magdolen, Matej ; Vašíček, Zdeněk (oponent) ; Bidlo, Michal (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá evolučním návrhem přechodové funkce celulárního automatu řešícího zvolenou úlohu. Jsou v ní popsány celulární automaty, evoluční algoritmy a alternativní forma zápisu pravidel přechodové funkce vhodná pro evoluční návrh - podmínková pravidla. Dále je zvolen problém řešený celulárním automatem a prezentovány pokusy takový automat navrhnout genetickým algoritmem. Pokračuje se optimalizací parametrů algoritmu, hledáním jeho možných problémů a navržením modifikací řešících je. Pozitivní vlyv těchto modifikací je následně zhodnocen na několika experimentech.
|
host ::
RSS.