Informatyczne modele wzrostu w wybranych zagadnieniach geologii

Abstract

W pracy przedstawione zostały praktyczne przykłady wykorzystania koncepcji prostego automatu (jak automat komórkowy lub L-system) w zagadnieniach modelowania problemów z różnych obszarów geologii. Opracowane zostały modele informatyczne - modele dla dwóch zjawisk: 1. Model rozwoju rzecznej sieci anastomozującej, wykorzystujący paradygmat automatu komórkowego. Rzeką anastomozujacą nazywamy system rzeczny tworzący sieć łączących się i rozdzielających kanałów. Tego typu systemy rozwijają się na płaskich nizinnych obszarach, a głównym czynnikiem warunkującym ich powstawanie jest wegetacja roślin torfotwórczych. Podstawę dla przedstawionych we wniosku modeli rozwoju rzeki anastomizującej stanowi prosty automat komórkowy modelujący przepływ wody w terenie. W modelu, nazwanym SCAMAN (Simple Cellular Automata Model of Anastomosing Network), automat komórkowy został uzupełniony o reguły symulujące rozprzestrzenianie się środków odżywczych na terenach wokół koryt oraz reguły wzrostu torfowiska. Zjawisko rzeki anastomozującej łączy zachodzące w różnych skalach przestrzenno-czasowych, których przedstawienie w modelu SCAMAN jest trudne i wymaga zwiększenia nakładów pamięciowych i obliczeniowych. Aby przezwyciężyć ten problem, wprowadzono nowe narzędzie modelowania będące kombinacją grafu i klasycznego automatu komórkowego. Nowe narzędzie zostało wykorzystane w modelu MANGraCA (Model of Anastomosing Network Graph of Cellular Automata). 2. Model wzrostu skorupki otwornicy, wykorzystujący kombinację koncepcji ruchomego układu odniesienia i lokalnej minimalizacji. Otwornice (łac. foraminifera) są organizmami jednokomórkowymi budującymi mineralne skorupiaki o niezwykłym bogactwie form. Komputerowy model wzrostu skorupki otwornicy stanowi nieocenioną pomoc podczas klasyfikacji, wykazując wpływ różnych parametrów na kształt skorupki. Opracowany model stanowi całkowite nowatorskie rozwiązanie w tej dziedzinie. Dotychczasowe modele podczas generowania formy używały globalnego układu odniesienia i nie doceniały znaczenia ujścia muszli. Przyjęcie założenia o lokalnym ruchomym układzie odniesienia oraz wprowadzenie optymalizacji podczas kształtowania skorupki pozwoliło rozwiązać cały szereg problemów, które pozostawały poza możliwościami poprzednich modeli.