非线性科学 > 模式形成与孤子
[提交于 2025年8月4日
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标题: 使用动力系统理论量化渐近Lenia中的复杂性
标题: Using Dynamical Systems Theory to Quantify Complexity in Asymptotic Lenia
摘要: 连续细胞自动机(CCAs)从离散查找表演变为连续偏微分方程(PDE)公式,以寻找新的复杂形式。 尽管在定性行为方面有所创新,分析方法却落后了,这强化了涌现复杂性难以简单解释的观点。 在本文中,我们证明了渐近Lenia的PDE公式可以通过动力系统理论进行严格的分析。 我们将对称性、吸引子、李雅普诺夫指数和分形维数的概念应用于数学上表征复杂行为。 我们的贡献包括:(1)对四种不同的解类(孤子、旋转器、周期性和混沌模式)的数学解释,(2)存在具有分形维数$>4$的全局吸引子的条件,(3)将Kaplan-Yorke维数识别为CCAs的有效复杂度度量,(4)一种高效的开源实现,用于计算CCAs的李雅普诺夫指数和协变李雅普诺夫向量。 最后,我们确定了在更广泛的CCAs类别中实现复杂行为的最小属性集。 这个框架为理解和测量人工生命系统中的复杂性提供了基础。
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