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)は
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.