Hyppää sisältöön
    • Suomeksi
    • På svenska
    • In English
  • Suomeksi
  • In English
  • Kirjaudu
Näytä aineisto 
  •   Etusivu
  • LUTPub
  • Tieteelliset julkaisut
  • Näytä aineisto
  •   Etusivu
  • LUTPub
  • Tieteelliset julkaisut
  • Näytä aineisto
JavaScript is disabled for your browser. Some features of this site may not work without it.

Attention-Enhanced CNN Surrogate for Inverse Parameter Estimation in Cellular Automata

Ashu, Valery; Liu, Zhi-Song; Ashu, Taiwo; Rupp, Andreas; Haario, Heikki (2026-06-04)

Katso/Avaa
ashu_et_al_attention-enhanced_cnn_surrogate_aam.pdf (3.429Mb)
Huom!
Sisältö avataan julkiseksi
: 05.06.2027

Post-print / Final draft

Ashu, Valery
Liu, Zhi-Song
Ashu, Taiwo
Rupp, Andreas
Haario, Heikki
04.06.2026

60

390-407

Springer, Cham

Computational Methods in Applied Sciences

School of Engineering Science

Kaikki oikeudet pidätetään.
© 2026 The Author(s), under exclusive license to Springer Nature Switzerland AG
https://doi.org/10.1007/978-3-032-21893-3_22
Näytä kaikki kuvailutiedot
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe20260812116625

Tiivistelmä

Cellular automata (CA) are powerful discrete models for complex spatiotemporal systems, yet estimating hidden parameters governing their dynamics remains challenging. We propose an attention-enhanced convolutional neural network (Attention-CNN) as a surrogate optimizer for identifying the jump parameter () in a two-phase CA model. The jump parameter regulates neighborhood radius and cell mobility, shaping emergent spatial structures. The architecture combines convolutional layers for local feature extraction with a spatial-attention module that captures global dependencies, enabling adaptive focus on informative regions of the domain. Training data were generated across varying domain sizes (–) and CA iterations (0, 5, 25, and 50), yielding 80,000 labeled samples. The model achieved 90.53% top-1 accuracy and a 50 faster inference than AlexNet, demonstrating robustness and efficiency across resolutions. Attention heatmaps further reveal interpretable focus patterns aligned with CA dynamics. This framework provides a fast, data-driven surrogate for inverse parameter estimation in CA-based models.

Lähdeviite

Ashu, V., Liu, ZS., Ashu, T., Rupp, A., Haario, H. (2026). Attention-Enhanced CNN Surrogate for Inverse Parameter Estimation in Cellular Automata. In: Hämäläinen, J., Amadi, M., Gauger, N., Giannakoglou, K., Periaux, J. (eds) Advances in Evolutionary and Deterministic Methods for Design, Optimization and Control. EUROGEN 2025. Computational Methods in Applied Sciences, vol 60. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-032-21893-3_22

Alkuperäinen verkko-osoite

https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-032-21893-3_22
Kokoelmat
  • Tieteelliset julkaisut [1902]
LUT-yliopisto
PL 20
53851 Lappeenranta
Ota yhteyttä | Tietosuoja | Saavutettavuusseloste
 

 

Tämä kokoelma

JulkaisuajatTekijätNimekkeetKoulutusohjelmaAvainsanatSyöttöajatYhteisöt ja kokoelmat

Omat tiedot

Kirjaudu sisäänRekisteröidy
LUT-yliopisto
PL 20
53851 Lappeenranta
Ota yhteyttä | Tietosuoja | Saavutettavuusseloste