スモールワールド性を取り入れたセルオートマトン
セルオートマトンにおける状態遷移の仕方: 各サイトの状態は,それ自身およびその近傍サイトの現在の状態に 依存して次の時間ステップの状態へ遷移する.
スモールワールド効果を取り入れたセルオートマトンでは,その近傍サイトを“そのサイトと距離 d 以下のリンク で結ばれたサイト”と定義する.(d = 1,2,..
正方格子上のスモールワールド・ネットワーク

サイト間平均距離の計算


サイト間平均距離を求めるためのセルオートマトン
サイト間平均距離を計算する際の(2)式の m(r,x,y,n,k)=[位置座標(x,y)のサイトからの最短距 離が r であるサイトの個数] は,次のセルオートマトンを用いて簡単に求められる.
一辺が n 個のサイトから成る正方格子の2次元セルオ-トマトンを考え,サイト間に任意に k 本の近道を導入 して固定する. サイトの総数は N=n×n 個である.
サイトの近傍: そのサイトから距離1のすべてのサイトを近傍と定義する.すなわち,そのサイトが近道の端点でなけ れば4個の最隣接サイト(ノイマン近傍)が近傍であり, そのサイトが近道の端点であれば,近道の他の端点のサイトも近傍になる.このとき近傍サイトは5個以上ある.
サイトの状態: 各サイトは2個の状態“0”と“1”のいずれかをとる.
システムの初期状態: 適当に1個のサイトを選び,その状態を“1”,残りの(N-1)個のサイトの状態をすべて“0”とする.
状態遷移のル-ル:
(1) 着目サイトの状態が“1”のときは,近傍サイトの状態に依らずその状態は不変である.
(2) 着目サイトの状態が“0”のときは,近傍サイトの状態がすべて“0”であればその状態は 不変であり,近傍サイトにひとつでも状態“1”のサイトがあれば状態“1”に変わる.
セルオートマトンの時間的発展: すべてのサイトの状態を同時に遷移させて,システムの状態が 次の時間ステップの状態へ移行する. 初期状態から出発し,各時間ステップ毎に同じ状態遷移のルールを適用して,システムの空間的構造の時間的発展が調べられる.
時間的発展の例: 先に示した n=8,k=6 の場合を考え,初期状態として位置座標(2,3)のサイトの状態 を“1”にとる.状態“0”のサイトを含むセルを で,状態“1” のサイトを含むセルを で表している.

一連の画像から,時間ステップ t で新たに状態“1”になったサイトが,初期サイト(2,3)からの 最短距離が t のサイトであることがわかる.それらの個数から m(r,x,y,n,k) が求められる. 上の例では x=2,y=3,n=8,k=6で,m(1,_)=4,m(2,_)=9,m(3,_)=19,m(4,_)=23,m(5,_)=8 であり, サイト(2,3)から他の63個のセルまでの最短距離の平均(局所平均)
d(_)=3.349である.ちなみに,n=8で 近道がないときのサイト間平均距離は4.063である.