Cellular Automata Modeling of Physical Systems
Chopard, Droz
Cellular Automata Modeling of Physical Systems
Von B. Chopard und M. Droz.
Cambridge University Press, Cambridge 1998. XII + 341 S., hardback,
ISBN 0-521-46168-5
Zellularautomaten werden als Modelle physikalischer Systeme besonders seit den 70er-Jahren häufig benutzt. Ihre intuitive Errichtung und einfache Parallelisierbarkeit machen sie besonders geeignet für die Untersuchung komplexer Systeme. Die Forschung hat sich in dieser Zeit auf zwei Gebiete konzentriert: die Entwicklung neuer mikroskopische Modellierungstechniken und Verfahren zur Ableitung des makroskopischen Verhaltens aus der mikroskopischen Dynamik.
Dieses Buch stellt beide Aspekte auf eine pädagogische Weise ausgezeichnet dar. Nach einer kurzen Einleitung, in der Zellularautomaten definiert werden, präsentiert Kapitel 2 einen breiten Überblick über einfache Anwendungen von Zellularautomaten auf viele verschiedenen physikalischen Systemen, von Perkolation und Magneten bis zu Gas dynamik und Verkehrssimulationen. Jedes Beispiel wird benutzt, um eine Modellie rungs technik oder physikalische Eigenschaft zu erklären. Kapitel 3 und 4 beschäftigen sich mit Modellen für Hydrodynamik und Diffusion, mit Betonung auf der Ableitung von makroskopischen Differentialgleichnungen aus der mikroskopischen Dynamik. Die Chapman-Enskog- und Multiskalenentwicklung werden hergeleitet und insbesondere auf das FHP-Gittergas angewandt. Die Gitter-Boltzmann-Modelle werden als nichtganzzahlige Verallgemeinerung von Zellularautomaten vorgestellt, die glattere Ergebnisse liefern, aber Schwankungen und Korrelationen ignorieren.
Kapitel 5 zielt auf die Modellierung von Reaktions-Diffusions-Prozessen, beide durch Zellularautomaten und Gitter-Boltzmann- Modelle. Dazu wurden auch die Multi-Teilchen-Modelle oder ganzzahlige Zellularautomaten eingeführt, die die Effizienz der Gitter-Boltzmann-Modelle partiell erhalten und Schwankungen und Korrelationen wiederherstellen. Das Kapitel endet mit einer sehr kurzen Beschreibung der Feldtheorie für Zellularautomaten. Kapitel 6 stellt Modelle für Nichtgleichgewichtsphasenübergänge vor. Zuletzt präsentiert Kapitel 7 fortgeschrittene Anwendungen für Wellenausbreitung, Kapillarität, die Rayleigh-Taylor-Instabilität und Schneetransport durch Wind.
Das Buch ist hervorragend als Lehrbuch in einer Spezialvorlesung über Zellularautomaten für Diplomanden oder Doktoranden geeignet.
José Daniel Muñoz, M. Sc., Institut für Computeranwendungen 1, Universität Stuttgart
| Dieses Buch können Sie direkt bei amazon.de |  | |
