Запропоновано принципи та схему класифікації для моделей і систем паралельної обробки інформації. Ідентифіковано місце клітинних автоматів у запропонованій ієрархії систем. З методологічного погляду розглянуто аспекти, пов'язані з архітектурою, програмуванням, керуванням паралельних обчислювальних систем.

Рассмотрены некоторые вопросы практического использования идей и методов генетики и синэргетики: эволюции и самоорганизации клеточных автоматов, генетической оптимизации процесса фрактального сжатия графической информации, моделирования эволюции сообществ кибернетических организмов. Проведена интенсивная работа по применению известных и созданию новых математических методов для анализа получаемых экспериментальных данных и построения математических моделей. Приведена характеристика учебно-игрового комплекса "ГЕНОМ".

Запропоновано модель клітинних автоматів для масових паралельних обчислень. Обговорено систему правил клітинного автомата для реалізації арифметичних операцій. Наведено деякі приклади обчислення арифметичних виразів.

Розглянуто проблему прогнозування часових рядів з пам'яттю, для яких класичні методи прогнозування найчастіше виявляються неадекватними. Запропонований метод прогнозування базується на використанні моделі клітинних автоматів, методів класифікації і теорії нечітких множин. Наведено оцінки точності прогнозних моделей, що побудовані на базі цього методу.

Рассмотрены физико-математические принципы построения клеточно-автоматной модели процесса затвердевания эвтектических сплавов. Клеточно-автоматная модель построена на основании уравнения Фурье и учитывает изменение полной энергии клетки в процессе затвердевания. Проведено сравнение клеточно-автоматной модели с соответствующим аналитическим решением для задачи Стефана.

Розглянуто механізм запровадження властивості антисипації в клітинно-автоматні моделі. Як підгрунтя для досліджень обрано загальновідому гру "Життя" Дж. Конвея. Навіть у межах цієї простої моделі введення антисипації призводить до істотних змін у поведінці системи, результатом яких є поява кількох співіснуючих розв'язків. Типи поведінки, притаманні класичній грі "Життя", є справедливими і для антисипаційної версії, хоч тут вони проявляються на рівні множин конфігурацій. Проведено числові експерименти із запропонованою моделлю, наведено типові результати.

Предложена методика анализа инвестиционной привлекательности регионов на основании статистических показателей их эколого-социально-экономического мониторинга. Методика учитывает неравномерность распределения показателей и влияния соседства регионов. Приведены оценки инвестиционной привлекательности регионов Украины (2000 - 2003) и Европы (2004 - 2007).

Использование предложенного метода фронтальных клеточных автоматов позволяет значительно сократить затраты на моделирование явлений, происходящих в материале, которые отличаются ярко выраженной границей происходящих изменений. Фронтальные автоматы можно применить для моделирования затвердевания металла, кристаллизации, рекристаллизации, фазовых превращений.

Дисертація присвячена вирішенню комплексу проблем, які пов'язані з реалізацією арифметичних обчислень на клітинних автоматах. Проаналізовано результати досліджень з паралельної обробки інформації і визначено місце клітинних автоматів серед всіх моделей паралельної обробки. Розроблено теоретичні основи моделі, що досліджувалася в орієнтації на арифметичні обчислення. Введено і формально обгрунтовано системи правил перетворень для виконання арифметичних та логічних операцій, а також для реалізації складних виразів та масових обчислень. Досліджено їх коректність і мінімальність. Введено узагальнення клітинних автоматів, описано систему моделювання клітинних обчислень, що реалізована автором.

Представлено клітинно-автоматний метод моделювання ситуацій, що виникають під час руху пішоходів, особливо під впливом непередбачуваних зовнішніх факторів. Розглянуто КА моделі, здатні відтворювати більшість явищ цього руху, обгрунтовано їх удосконалення шляхом введення ментальних особливостей.

Рассмотрена задача построения правил движения пешехода в рамках клеточно-автоматной модели движения толпы, которые бы обеспечили более оптимальное его поведение в смысле минимизации времени эвакуации из помещения произвольной конфигурации. Особое внимание уделено введению в модель ментальных свойств пешехода, особенно свойства антисипации, которое состоит в способности прогнозировать развитие ситуации в некоторой окрестности и корректировать свое поведение соответственным образом. Приведены результаты вычислительных экспериментов, которые подтверждают адекватность предложенного подхода, и перспективы дальнейших исследований.

Рассмотрено применение теории клеточных автоматов для моделирования движения газового потока на прямолинейных участках ИФ сепарационного элемента. Получена математическая модель для расчета скорости газа. Проведено сравнение теоретически рассчитанных и экспериментальных значений.

Рассмотрены примеры структурных схем клеточных автоматов (КА), описан синтез абстрактного КА с помощью метода конечных автоматов, на основе анализа существующих способов описания КА предложены способы описания постбинарных КА.

Отмечено, что применение принципов локально-параллельной обработки к клеточным автоматам позволяет существенно увеличить размеры моделей. Предложен и продемонстрирован на тестовых примерах локально-параллельный стековый алгоритм бинарного клеточного автомата.

Розглянуто принципи реалізації клітинних автоматів з гексагональним покриттям для розпізнавання і обробки зображень на основі перетворення Радона. Проведено програмне і апаратне моделювання розробленої структури в середовищі Alcive-HDL. Представлено результати знаходження прямих ліній і відрізків, а також розпізнавання зображень.

Based on the maximum entropy method, we develop a theory of the structure of a chaotically disordered cell system. Topological phases of the system and corresponding phase parameters are determined. A general algorithm of application of the obtained results to the description and forecasting of the evolution a binary cellular automaton is justified.

Розроблено спеціалізовані апаратні засоби комп'ютерної обробки та розпізнавання зображень, які побудовано на принципах багатоканальної обробки інформації з застосуванням клітинних автоматів. Запропоновано метод розпізнавання динамічно створюваних траєкторних об'єктів, що дозволило побудувати спеціалізовані комп'ютерні компоненти введення графічних даних будь-якої складності. Розглянуто методологічній підхід для дослідження паралельних процесів під час розпізнавання зображень у клітинних автоматах, який враховує їх структурну ієрархію у моделі, алгоритми, програмне та апаратне забезпечення для ефективної обробки та розпізнавання зображень.

Розглянуто модель елемента універсального клітинного автомата, який реалізує обробку інформації засобом циклічних потоків даних на площині. Основною операцією є інверсія комірок потоку даних за шаблоном. На першому етапі потік у кожній комірці автомата порівнюється з еталонною послідовністю, а на другому, у випадку збігу, - інвертується за шаблоном. Така модель реалізує довільне правило підстановки, яке задано на двовимірному шаблоні.

Сформулировано определение клеточных тетраавтоматов как одного из видов постбинарных клеточных автоматов (КА). Предложено использование неуправляемых и управляемых клеточных тетраавтоматов для совершенствования алгоритмической базы КА. Даны их формальные описания. Рассмотрен способ задания начальных значений клеточных тетраавтоматов, дающий наглядное представление о преимуществах двух дополнительных состояний тетракода (множественности М и неопределенности А) для задания исходных значений КА. Выполнены количественные оценки параметров распределения множества точек в пространстве КА, заданные тетракодами. Показана возможность эффективного использования тетралогики и тетракодов дальнейшего развития теории и практики КА.

Розглянуто залежність швидкодії "класичної" та "фронтальної" реалізації клітинних автоматів від активності клітинних автоматів стосовно моделювання та її розмірів.