L系统

✍ dations ◷ 2025-11-25 13:57:27 #L系统

Lindenmayer系统,简称L系统,是由荷兰乌特勒支大学的生物学和植物学家,匈牙利裔的林登麦伊尔(Aristid Lindenmayer)于1968年提出的有关生长发展中的细胞交互作用的数学模型,尤其被广泛应用于植物生长过程的研究。

L-system是一系列不同形式的正规语法规则,多被用于植物生长过程建模,但是也被用于模拟各种生物体的形态。L-system也能用于生成自相似的分形,例如迭代函数系统。

作为一位生物学家,Lindenmayer工作的内容是酵母菌和丝状真菌,并研究多种类型的海藻的生长模式,例如蓝绿细菌项圈藻(,淡水藻类的一种)。最初,L系统被设计成用于提供一种关于简单多细胞生物体生长的正规描述,并且试图证明植物细胞之间的紧密关系。不久以后,这个系统被扩展成描述高等植物及其复杂枝杈结构。

L-system的自然递归规则导致自相似性,也因此使得分形一类形式可以很容易的使用L-system描述。植物模型和自然界的有机结构生成,非常相似并很容易被定义,因此通过增加递归的层数,可以缓慢生长并逐渐变得更复杂。L-system同样在制造人造生命领域。L-system 语法与Chomsky语法非常相似,说到L-system通常指的是带参数的L-system,定义如下:

G={V,S,ω,P},

V:变量符号集合

S:常量符号集合

ω:初始状态串

P:产生式规则

自初始状态开始迭代套入L-system的文法规则,和正规文法所产生的语言不同处在于,L-system在一次迭代中可同时套用许多不同的文法规则。如果在一次迭代中只能够套用一个文法规则,产生出来的结果被称为语言而不是L-system。由此可知,L-system为正规文法所产生出的语言的子集合。

Lindenmayer研究海藻生长模式时提出的最早的L-系统:

迭代过程:

n=0:         A           开始 (公理/起始点)            / n=1:       A   B         根据规则(A → AB)起始点A拓展成AB,由于起始点没有B,规则(B → A)没有被用到          /|    n=2:     A B     A       AB中的A拓展成AB,B变成A,于是得到了ABA        /| |     |n=3:   A B A     A B     可以看到每个A都是一个新的子树的根,由此引发出和整体结构同构的子结构。      /| | |    | n=4: A B A A B   A B A   

如果我们观察这个序列的长度就会发现这是一个斐波那契数列——1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 ...(因为我们选择从A开始,故第一个1少掉了)如果我们把A看成一只成年兔子,B看成未成年兔子,那么这个构造和那个著名的兔生兔的构造是一致的。即每个月B会成长成A,而A每个月又会生出一个B。

许多涉及L-systems研究的问题有待解决,比如:

相关

  • 錱常在錱常在(18世纪-1859年),戴氏,正白旗披甲人吉禄之嫡女。包衣管领下辛者库人。咸丰帝之常在。錱常在的生年不详,生母是吉禄的原配,惟早逝。吉禄在嫡女錱常在入宫之后,续娶一个女子为妻
  • 东方梦工厂东方梦工厂(英语:Pearl Studio)是一家位于中国上海市的中美合资电影制片公司。该公司成立于2012年8月6日,由梦工厂动画公司与上海东方传媒集团及其他两家中资投资公司组建而成。
  • 中岩寺坐标:29°32′49.27″N 103°46′9.26″E / 29.5470194°N 103.7692389°E / 29.5470194; 103.7692389中岩寺位于中国四川省眉山市,濒临岷江,坐落在岷江东岸,分上、中、下三寺,统
  • 1897年俄罗斯帝国人口普查1897年俄罗斯帝国人口普查是俄罗斯帝国第一次也是唯一一次人口普查,普查标准日在1897年1月28日(儒略历1月16日),由内政部中央统计委员会(Центрального Статис
  • 算两次在数学中,算两次是一个常用的证明技巧,常在证明恒等式时被提到。其思想是,对一个具体的量用方法甲来计算,得到的答案是A,而用方法乙则得到B,那么等式A = B成立。此思想虽然明显,但
  • 村组 (缅甸)村组(缅甸语:ကျေးရွာအုပ်စု,英语:village-tract),另译村区,是缅甸的第4级行政区划,在第三级行政区划镇区之下。截止到2015年8月,缅甸全国共有13,602个村区,涵盖70,838个
  • 陈伯茂陈伯茂(551年-568年),字郁之,南陈世祖文帝陈蒨第二子,母皇后沈妙容,封始兴王。559年(永定3年)8月,为祖父陈道谈后嗣,封始兴王。加宁远将军、置佐史。任使持节、都督南琅邪彭城二郡诸军
  • 秦昊秦昊(1978年5月19日-),出生于辽宁沈阳,中国大陆男演员。2000年毕业于中央戏剧学院。秦昊主演的电影以文艺片为主,经常合作的导演为娄烨、王小帅,其代表作品《青红》、《春风沉醉的夜晚》、《日照重庆》先后入围戛纳电影节主竞赛单元,自然投入的演技广受好评,被王小帅导演称为“无冕之王”。目前是金牌经纪人王京花所属的拾捌文化经纪有限公司旗下演员。2014年5月,伊能静在微博公开与秦昊拍拖,并写出如“你像缺席的父亲,教我认清人性,保护我单纯,把塌下来的天顶回去”这样直白的情话。2014年9月,伊能静在微博上贴
  • 2012年夏季奥林匹克运动会越南代表团2012年夏季奥林匹克运动会越南代表团(越南语:Việt Nam tại Thế vận hội Mùa hè 2012/.mw-parser-output .han-nom{font-family:"Nom Na Tong","Han-Nom Gothic","Han-Nom Ming","HAN NOM A","HAN NOM B","TH-Khaai-TP0","TH-Khaai-TP2","TH-Khaai-PP0","TH-Khaai-PP2","TH-Sung-PP0","TH-Sung-PP
  • 乔治·巴塔耶乔治·巴塔耶(法语:Georges Bataille,法语发音:.mw-parser-output .IPA{font-family:"Charis SIL","Doulos SIL","Linux Libertine","Segoe UI","Lucida Sans Unicode","Code2000","Gentium","Gentium Alternative","TITUS Cyberbit Basic","Arial Unicode MS","IPAPANNEW","Chrysanthi Un