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Autómatas Celulares Reversibles

En particular, un tipo muy interesante de autómatas celulares son los denominados reversibles, dada su alta relación con conceptos de termodinámica y física de partículas, en donde el sistema puede regresar a estados anteriores. Se dice que un autómata celular es reversible si se puede encontrar una regla inversa a la original con la cual poder regresar en la evolución del autómata.

El saber cuando un autómata celular es reversible se ha sido una cuestión de gran interés en el estudio de este tema, obteniendo que es decidible para el caso unidimensional [Amoroso 72] pero indecidible en dos dimensiones [Kari 92] y [Kari 92]. En los últimos tres años se ha desarrollado trabajo sobre autómatas celulares lineales reversibles en donde se analizan sus efectos y como poder detectar los mismos [Gómez 96] [Seck 98]. Sin embargo, no se tiene aún una caracterización para entender el comportamiento reversible de un autómata celular lineal.

El objetivo de este escrito es investigar y exponer las causas que expliquen el por qué un autómata celular es reversible, esto es, describir el mecanismo por el cual el comportamiento de un autómata celular en una dimensión puede regresar a estados globales por los que había pasado anteriormente.

El trabajo está organizado de la siguiente manera:

El capítulo 1 trata sobre las el funcionamiento, la terminología y las herramientas utiliadas para el estudio de autómatas celulares lineales.
El capítulo 2 expone el concepto de autómatas celulares reversibles y la teoría fundamental sobre este tema.
El capítulo 3 explica el funcionamiento de estos autómtas por medio de permutaciones en bloque y corrimientos aplicando este proceso para cualquier tipo de autómata reversible.
El capítulo 4 muestra cuales son las características que deben presentar estas permutaciones en bloque para funcionar de manera adecuada.
El capítulo 5 es un análisis concerniente a que tan grande puede ser el mínimo campo de acción requerido para el comportamiento inverso de un autómata reversible.
Finalmente, se dan conclusiones sobre estos aspectos teóricos y los campos abiertos de investigación que aun quedan por abordar.

En la elaboración de este trabajo se ha utilizado para el estudio de ejemplos y cálculo numérico el sistema NXLCAU desarrollado por el Dr. Harold V. McIntosh en la Universidad Autónoma de Puebla [McIntosh WWW], además, junto con este escrirto se elaboró un modulo auxiliar al sistema NXLCAU denominado RLCAU para el análisis en particular de autómatas celulares lineales reversibles.


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ice 2001-08-31