Score:1

ความยาวรอบขั้นต่ำสำหรับหุ่นยนต์ตามกฎข้อ 30 พร้อมการสลับบิต

ธง br

กฎข้อที่ 30 หุ่นยนต์เซลลูล่าร์ สร้างผลลัพธ์ที่ไม่เป็นระเบียบจากกฎง่ายๆ ดังนั้นจึงสามารถใช้เป็นเครื่องกำเนิดสุ่มหลอก (แต่ ไม่ การเข้ารหัสที่ปลอดภัย)

หนึ่งในปัญหาคือมี "หลุมดำ" เช่น ค่าคงที่ 0 บิตเวกเตอร์ถูกแมปกับตัวเอง และค่าคงที่ 1 เวกเตอร์ถูกแมปกับค่าคงที่ 0

สิ่งนี้สามารถแก้ไขได้โดยใช้การสลับอย่างง่าย (ผ่าน XOR) ของบิต 0 (บิตขวาสุด); นี้ เป็นการนำไปใช้อย่างง่ายใน .

คำถาม. "Rule 30 with bit toggle" มีความยาวรอบขั้นต่ำเท่ากับหรือไม่ ${\cal O}(2^n)$ ที่ไหน $n$ ความยาวของเวกเตอร์บิตคือเท่าใด

poncho avatar
my flag
สำหรับ $n=32$ ฉันพบวงจรความยาว 6923; ไม่รู้ว่าเล็กสุดหรือเปล่า...
Dominic van der Zypen avatar
br flag
ขอบคุณสำหรับวิธีการอธิบายที่กระชับนี้ @fgrieu ! สิ่งเล็กน้อยอย่างหนึ่ง ฉันคิดว่าต้องสลับ $\lll$ และ $\ggg$ เนื่องจากกฎที่อธิบายไว้ใน [Wikipedia](https://en.wikipedia.org/wiki/Rule_30) คือ "left_cell XOR (central_cell หรือ right_cell)" และคุณจะได้เซลล์ด้านซ้าย "จัดชิดด้านบน" เซลล์ตรงกลาง (ต้นทาง) ผ่านการเลื่อน / หมุน ** ขวา ** ถ้าฉันจำไม่ผิด และในทางกลับกัน ดังนั้นอาจจะเป็น $$u_{n+1} := \big((u_n \ggg 1) \oplus (u_n \lor (u_n \lll 1))\big) \; \oplus c$$ - แต่ฉันเดาว่าสำหรับการพิจารณาระยะเวลา มันไม่ได้สร้างความแตกต่าง
Dominic van der Zypen avatar
br flag
ขอบคุณ @poncho - ฉันคิดว่าจะทำให้รอบที่เล็กที่สุดเล็กเกินไป ...
ThomasM avatar
sk flag
ไม่ใช่คำตอบสำหรับคำถาม แต่คุณอาจรับประกันความยาวรอบสูงโดย XORing โดยมีตัวนับ:$$u_{j+1}= (u_j \ggg 1) \oplus (u_j \vee (u_j \lll 1)) \oplus ญ$$
Dominic van der Zypen avatar
br flag
ข้อดี @ThomasM -> ฉันได้ลองสิ่งที่คล้ายกันแล้ว: ในทุกขั้นตอนบิตจะกลับด้านในตำแหน่งอื่นซึ่งคล้ายกับที่คุณเสนอมาก! สูตรสำหรับสิ่งนี้คือ $$u_{j+1} = u_j \oplus (1 \lll j).$$ [This](https://github.com/dominiczypen/Bit_inverse_feedback_shift_register/blob/main/bfsr.c ) เป็นการใช้งานที่เรียบง่าย แท้จริงแล้วระยะเวลาค่อนข้างยาว อาจเป็น ${\cal O}(2^n)$
Score:1
ธง ng

กับการประชุมใน การดำเนินการอ้างอิง, การเกิดซ้ำคือ $$u_{j+1}:=c\oplus(u_j\lll1)\oplus(u_j\vee(u_j\ggg1))$$ ที่ไหน $ค$ คือ $n$บิตคงที่กับทุกบิตที่ $0$ ยกเว้นขวาสุด (พูดเป็นอย่างอื่น $c=0^{n-1}\mathbin\|1$ ), $\oบวก$ เป็น XOR ระดับบิต $\vee$ เป็นระดับบิตหรือ $\llll$ และ $\ggg$ เป็นการหมุนซ้ายและขวาของ $n$-bit bistring ก่อนตัวดำเนินการตามจำนวนบิตหลัง

หากเรากลับทิศทางของการเปลี่ยนแปลง นั่นเป็นเพียงการสะท้อนการแมปบิต (วงกลม) เท่านั้น ดังนั้นจะไม่เปลี่ยนโครงสร้างวงจร


"Rule 30 with bit toggle" มีความยาวรอบขั้นต่ำเท่ากับหรือไม่ ${\cal O}(2^n)$ ที่ไหน $n$ ความยาวของเวกเตอร์บิตคือเท่าใด

ไม่เนื่องจากเป็นคี่ $n$ มีรอบขั้นต่ำของความยาวหนึ่งรอบ จุดคงที่นั้นมีนิพจน์ไบนารีที่สลับกัน $\frac{n+1}2\ 1$ และ $\frac{n-1}2\ 0$ (ในฐานสิบหก: 55â¦55 สำหรับ $n\bmod 4=3$ หรือ 15â¦55 สำหรับ $n\bmod 4=1$). ต่อไปนี้เราจึงจำกัดเป็นเลขคู่ $n$.

สำรวจขนาดเล็ก $n$ ไม่แสดงหลักฐานเกี่ยวกับการอ้างสิทธิ์: ความยาวรอบขั้นต่ำมักจะเป็น $3$และดูเหมือนจะไม่พุ่งสูงขึ้น

 n ความยาวเริ่มต้น
 2 2 0x0
 4 5 0x1
 6 3 0x03
 8 6 0x14
10 3 0x07C
12 5 0x42F
14 7 0x035D
16 33 0x2D34
18 3 0x03E43
20 27 0x00A28
22 3 0x07C87C
24 4 0x102040
26 14 0x0ABB343
28 5 0x2D1E5A3
30 3 0x03E43E43
32 7 0x1B3AFA05
34 3 0x07C87C87C
36 13 0x0217F5A73

สำหรับฟังก์ชันสุ่ม ขนาดที่คาดไว้ของรอบที่เริ่มต้นจากจุดสุ่มจะใกล้เคียงกับ $\sqrt{\pi2^n/8}=\mathcal O(2^{n/2})$; โปรดดูชื่อและที่อยู่ของสถานที่บริการในภาษาท้องถิ่นเพื่อให้คุณเดินทางใน Flajolet&Odlyzko ได้ง่ายขึ้น สถิติการทำแผนที่แบบสุ่ม. โดยทั่วไปแล้ววงจรที่เล็กที่สุดจะเล็กกว่ามาก (แม้ว่าฉันจะไม่ทราบการกระจายที่คาดหวัง) ดังนั้นความยาวรอบที่อ้างสิทธิ์จึงค่อนข้างน่าประหลาดใจ

ในทางกลับกัน ฟังก์ชันมีการแพร่ที่ช้ามาก ดังนั้นจึงห่างไกลจากฟังก์ชันสุ่ม

นี่คือกราฟสำหรับ $n=14$. กราฟสำหรับ n=14

poncho avatar
my flag
"ดังนั้นความยาวรอบการอ้างสิทธิ์จึงค่อนข้างน่าประหลาดใจ"; นั่นคือการค้นหาวัฏจักรความยาว 6923 ของฉันใช่ไหม นั่นคือวงจรที่เล็กที่สุดที่ฉันเห็น ฉันยังเห็นรอบความยาว 166839, 223545, 423038 และ 1143461 โปรดจำไว้ว่า $\mathcal{O}(2^{n/2})$ เป็นรอบจากจุดสุ่ม รอบที่เล็กที่สุดอาจมีขนาดเล็กกว่ามาก
Dominic van der Zypen avatar
br flag
คำตอบที่สวยงาม ขอบคุณสำหรับความพยายามของคุณ fgrieu!

โพสต์คำตอบ

คนส่วนใหญ่ไม่เข้าใจว่าการถามคำถามมากมายจะปลดล็อกการเรียนรู้และปรับปรุงความสัมพันธ์ระหว่างบุคคล ตัวอย่างเช่น ในการศึกษาของ Alison แม้ว่าผู้คนจะจำได้อย่างแม่นยำว่ามีคำถามกี่ข้อที่ถูกถามในการสนทนา แต่พวกเขาไม่เข้าใจความเชื่อมโยงระหว่างคำถามและความชอบ จากการศึกษาทั้ง 4 เรื่องที่ผู้เข้าร่วมมีส่วนร่วมในการสนทนาด้วยตนเองหรืออ่านบันทึกการสนทนาของผู้อื่น ผู้คนมักไม่ตระหนักว่าการถามคำถามจะมีอิทธิพลหรือมีอิทธิพลต่อระดับมิตรภาพระหว่างผู้สนทนา