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| chosuichi.py -- セルオートマトンの貯水池（Reservoir / ReCA） |
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| 【ねらい】 |
| 「時間の流れ」を、学習なしで ほどく道具。 |
| 中身は、一列に並んだマスが XOR で書き変わっていくだけ。 |
| 学ぶのは、出口の一段だけ（ここはツェットリン機械にやらせる）。 |
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| 【なぜ効くのか】 |
| 入れたもの → 規則90 で何段も広げる |
| → 最初のわずかな違いが、段が進むほど大きく開く |
| → もともと混ざっていたものが、離れて置き直される |
| ばらばらにするのは ただの XOR。掛け算はしない。 |
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| 【カーネルでの使いどころ】 |
| 音の並び、押した順、字の並び ── 順番が意味を持つもの。 |
| いまのカーネルは「順番」をほとんど見ていない。 |
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| import os, random, sys |
| sys.path.insert(0, os.path.dirname(os.path.abspath(__file__))) |
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| def kisoku90(s, n): |
| """規則90: 自分は消え、左右の XOR になる""" |
| hidari = ((s << 1) | (s >> (n - 1))) & ((1 << n) - 1) |
| migi = (s >> 1) | ((s & 1) << (n - 1)) |
| return hidari ^ migi |
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| def kisoku150(s, n): |
| """規則150: 左 XOR 自分 XOR 右。90 より混ざり方が濃い""" |
| hidari = ((s << 1) | (s >> (n - 1))) & ((1 << n) - 1) |
| migi = (s >> 1) | ((s & 1) << (n - 1)) |
| return hidari ^ s ^ migi |
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| class Chosuichi: |
| def __init__(self, haba=64, dan=8, kisoku=kisoku90): |
| self.haba, self.dan, self.kisoku = haba, dan, kisoku |
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| def hirogeru(self, tane): |
| """一つの入れものを、段ごとに広げて つなげた ビット列にする""" |
| n, s = self.haba, tane & ((1 << self.haba) - 1) |
| out, sh = 0, 0 |
| for _ in range(self.dan): |
| s = self.kisoku(s, n) |
| out |= s << sh |
| sh += n |
| return out |
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| @property |
| def hirosa(self): |
| return self.haba * self.dan |
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| def nagare(self, tsubu): |
| """順番に来るものを、混ぜながら流し込む（前の状態を持ち越す）""" |
| n = self.haba |
| s = 0 |
| ato = 0 |
| for t in tsubu: |
| s ^= (t & ((1 << n) - 1)) |
| for _ in range(self.dan): |
| s = self.kisoku(s, n) |
| ato ^= s |
| return ato |
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| def tameshi(): |
| import tsetlin |
| print("■ ばらばらにする道具として役に立つか\n") |
| rnd = random.Random(0) |
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| N = 7 |
| D = [(b, bin(b).count("1") % 2) for b in range(1 << N)] |
| rnd.shuffle(D) |
| tr, te = D[:100], D[100:] |
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| def hakaru(x_of, hirosa, namae): |
| m = tsetlin.Kikai(hirosa, kata=60, T=12, s=4.0) |
| for _ in range(60): |
| rnd.shuffle(tr) |
| for b, y in tr: |
| m.manabu(x_of(b), y) |
| ok = sum(1 for b, y in te if m.kotae(x_of(b)) == y) |
| print(f" {namae}: {ok}/{len(te)} ({ok/len(te):.0%})") |
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| hakaru(lambda b: b, N, "そのまま ") |
| c = Chosuichi(haba=N, dan=6, kisoku=kisoku150) |
| hakaru(c.hirogeru, c.hirosa, f"貯水池を通す（{c.hirosa}ビットに広がる）") |
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| print("\n ── 順番を見分けられるか（同じ材料・並びだけ違う）──") |
| c2 = Chosuichi(haba=32, dan=4) |
| a = c2.nagare([1, 2, 4]) |
| b = c2.nagare([4, 2, 1]) |
| d = c2.nagare([1, 2, 4]) |
| print(f" [1,2,4] と [4,2,1] : 違うビット {bin(a ^ b).count('1')} 個") |
| print(f" [1,2,4] と [1,2,4] : 違うビット {bin(a ^ d).count('1')} 個" |
| " ← 同じ並びなら ぴったり同じ") |
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| if __name__ == "__main__": |
| tameshi() |
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