Oleh Shahabuddin Amerudin
Automata selular adalah model matematik yang digunakan untuk memodelkan sistem yang terdiri daripada entiti individu yang berinteraksi mengikut peraturan mudah tetapi menghasilkan tingkah laku kompleks. Konsep automata selular pertama kali diperkenalkan pada tahun 1940-an oleh ahli fizik Stanislaw Ulam dan ahli matematik John von Neumann. Pada asasnya, automata selular terdiri daripada grid sel yang setiap satunya boleh berada dalam salah satu daripada beberapa keadaan, dan keadaan ini dikemaskini secara serentak berdasarkan keadaan sel-sel bersebelahan menurut peraturan yang ditetapkan.
Prinsip Asas Automata Selular
Prinsip asas automata selular melibatkan grid dua dimensi di mana setiap sel boleh berada dalam beberapa keadaan diskret (contohnya, “hidup” atau “mati”). Setiap sel akan mengemas kini keadaannya berdasarkan peraturan yang mengambil kira keadaan sel itu sendiri dan keadaan sel-sel yang bersebelahan dengannya. Dua jenis kawasan kejiranan yang sering digunakan dalam automata selular ialah kejiranan von Neumann dan kejiranan Moore.
- Kejiranan von Neumann: Setiap sel dipengaruhi oleh empat sel bersebelahan dalam arah atas, bawah, kiri, dan kanan.
- Kejiranan Moore: Setiap sel dipengaruhi oleh lapan sel yang bersebelahan dalam semua arah (atas, bawah, kiri, kanan, dan diagonal).
Automata selular mampu menghasilkan pola tingkah laku yang kompleks walaupun peraturannya mudah. Sebagai contoh, Permainan Hidup (Game of Life) yang diperkenalkan oleh John Conway pada tahun 1970, menunjukkan bagaimana peraturan mudah boleh menghasilkan pola yang dinamik dan kompleks.
Aplikasi Automata Selular dalam GIS
Automata selular telah diterapkan dalam pelbagai aplikasi GIS untuk mensimulasikan dan memahami perubahan spatial dalam ruang dan masa. Antara aplikasi utama dalam GIS termasuklah:
1. Pemodelan Pertumbuhan Bandar:
Automata selular digunakan dalam pemodelan pertumbuhan bandar untuk meramalkan bagaimana kawasan bandar akan berkembang. Dalam model ini, setiap sel dalam grid mewakili satu kawasan tanah yang boleh berada dalam keadaan pembangunan atau tidak. Peraturan automata selular menetapkan bahawa jika sel-sel jiran telah dibangunkan, sel tersebut mungkin juga akan dibangunkan pada masa akan datang. Model ini membantu dalam meramalkan arah pertumbuhan bandar dan merancang infrastruktur dan perkhidmatan bandar dengan lebih cekap.
2. Simulasi Penyebaran Kebakaran Hutan:
Dalam simulasi kebakaran hutan, automata selular digunakan untuk memodelkan bagaimana kebakaran boleh menyebar melalui landskap. Setiap sel mewakili kawasan tanah yang berpotensi terbakar, dan peraturan automata selular menentukan kebarangkalian penyebaran api berdasarkan keadaan sel-sel jiran. Dengan menggunakan model ini, ahli geografi dan ahli alam sekitar dapat meramalkan pola penyebaran kebakaran dan mengambil langkah-langkah pencegahan yang sesuai.
3. Pemodelan Perubahan Guna Tanah:
Automata selular juga diterapkan dalam pemodelan perubahan guna tanah. Dalam model ini, setiap sel dalam grid mewakili penggunaan tanah tertentu (contohnya, pertanian, hutan, bandar), dan keadaan sel-sel ini dikemaskini berdasarkan faktor-faktor seperti perkembangan ekonomi, dasar kerajaan, dan keadaan geografi. Automata selular membantu dalam memahami perubahan penggunaan tanah dari masa ke masa dan merancang penggunaan tanah yang lebih lestari.
Kesimpulan
Automata selular, yang asalnya diperkenalkan oleh Stanislaw Ulam dan John von Neumann, telah menjadi alat yang penting dalam GIS untuk memodelkan fenomena geografi yang kompleks. Dengan prinsip asas yang mudah tetapi fleksibel, automata selular membolehkan simulasi perubahan dalam persekitaran geografi yang kompleks, menjadikannya sangat berguna dalam penyelidikan dan perancangan spatial. Penggunaan automata selular dalam GIS memberikan pandangan yang berharga tentang bagaimana perubahan kecil dalam ruang boleh menyebabkan perubahan besar dalam sistem geografi keseluruhan.
Nota: imej di atas menggambarkan penggunaan automata selular dalam GIS. Grid menunjukkan pelbagai penggunaan tanah seperti kawasan bandar, hutan, dan kawasan pertanian, dengan anak panah menunjukkan perubahan keadaan sel berdasarkan peraturan automata selular. Inset kecil pada imej ini menunjukkan kejiranan von Neumann dan Moore, yang digunakan untuk menjelaskan prinsip asas automata selular.
