Введение
Глава 1. Литературный обзор 12
1.1 Реакционно-диффузионные среды: химические осцилляторы с диффузионной связью 12
1.1.1 Колебательные химические среды 13
1.1.2 Реакция Белоусова-Жаботинского 16
1.1.3 Модели реакции Белоусова-Жаботинского. Механизм Филда-Короша-Нойеса 18
1.1.3.1 Вариант Филда-Нойеса 22
1.1.4 Системы с учетом диффузии. 25
1.1.4.1 Триггерные волны 28
1.1.4.2 Концентрические волновые структуры 29
1.1.4.3 Спиральные волны 30
1.2 Реакционно-диффузионные среды: применение к обработке информации 31
1.2.1 Нейросетевая парадигма 31
1.2.2 Сравнение нейросетевого подхода и парадигмы фон Неймана 37
1.2.2.1 Парадигма фон Неймана 37
1.2.3 Параллельная обработка информации. Параллельные и распределенные вычислительные системы 39
1.2.4 Понятие программы в обработке информации 41
1.2.5 Сложность. 44
1.2.6 Численные методы обработки изображений. Метод математической морфологии. 48
1.2.7 Материальное воплощение нейронных сетей: распределенные динамические среды 50
1.2.8 Особенности практического использования сред Белоусова-
Жаботинского для обработки информации 51
1.3 Основные задачи, которые решались на базе реакционно-диффузионных сред 54
1.4 Заключение 57
Глава 2. Методы исследования 60
2.1 Концепция реакционно-диффузионного процессора 60
2.1.1 Ввод информации 60
2.1.2 Обработка информации 61
2.1.3 Вывод решения задачи 62
2.1.4 Управление и энергетическое питание процессора 62
2.2 Практическая реализация реакционно-диффузионного процессора 63
2.2.1 Конструктивные особенности реакционно-диффузионного процессора 65
2.2.2 Состав реакционно-диффузионной среды 68
2.3 Описание экспериментальной установки 68
2.3.1 Режимы работы экспериментальной установки 69
2.4 Получение контрастных изображений 71
2.5 Компьютерное моделирование динамики реакционно-диффузионных сред 73
Глава 3. Результаты исследования и их обсуждение 75
3.1 Динамические режимы реакции Белоусова-Жаботинского 76
3.1.1 Управление режимами реакции Белоусова-Жаботинского 79
3.2 Обработка изображений: возбудимый режим 82
3.2.1 Среды Белоусова-Жаботинского и метод математической морфологии 84
3.2.2 Использование реакционно-диффузионных сред для восстановления поврежденных изображений . 89
3.3 Обработка изображений: колебательный режим 91
3.3.1 Обработка полутоновых изображений 92
3.3.2 Разделение перекрывающихся изображений 95
3.3.3 Выделение слабоконтрастных изображений 96
3.4 Попытки практической реализации триггерного режима, инициируемого светом 97
3.5 Границы применимости операций обработки изображений средами Белоусова-Жаботинского 100
Заключение 103
Некоторые эксплуатационные требования 103
Высокий естественный параллелизм 104
Нелинейные механизмы обработки информации 104
Быстродействие реакционно-диффузионных устройств обработки информации 105
Многоуровневая архитектура 107
Технологические особенности производства реакционно-диффузионных устройств 107
Выводы 109
Список литературы 111
