Исследование пространственно распределенных динамических систем методами вероятностного клеточного автомата

Человек каждодневно и повсеместно встречается с распределенными динамическими системами. К ним можно отнести популяции животных и насекомых, само человеческое общество, сложные химические, технологические и геохимические процессы и многое другое. Понятно, что желательно иметь некоторый универсальный инструмент, позволяющий анализировать и моделировать сложнейшее поведение нелинейных динамических систем. Клеточные автоматы могут претендовать на роль такого инструмента. В предлагаемом обзоре основной акцент сделан на описание и анализ возможностей различных типов вероятностных клеточных автоматов (ВКА) таких, как DSMC (прямое симулирование методом Монте-Карло) и LGCA (реакционный клеточный автомат типа решеточного газа). Основным предназначением этих методов является моделирование пространственно распределенных динамических систем с учетом внутренних флуктуаций. На примере модели Вильямовского–Ресслера и модели Орегонатора показано, как можно применять ВКА к решению таких задач, как: влияние флуктуаций на динамические режимы нелинейных систем; образование структур Тьюринга; влияние гидродинамических мод на поведение химических нелинейных систем (эффекты перемешивания); бифуркационное изменение динамического режима сложных систем в условиях ограниченной подвижности или низкой пространственной размерности; описание химических систем в микроэмульсиях.