规范变形虫模型：算法与并发控制

变形虫模型将主动可编程物质抽象为称为变形虫（amoebot）的简单计算元素的集合，这些元素局部交互以集体完成协调与移动任务。自 SPAA 2014 提出以来，越来越多的文献针对各类问题调整其假设；然而，缺乏标准化的假设层次使得在变形虫模型下对结果进行精确系统比较十分困难。我们提出规范变形虫模型，一种区分核心模型特征与假设变体族的更新形式化。规范变形虫模型解决的一项关键改进是并发性。现有大量文献隐式假设变形虫动作是隔离且可靠的，将分析简化为至多一个变形虫同时活动的顺序设置。但真实可编程物质系统是并发的。规范变形虫模型将所有变形虫通信形式化为消息传递，利用并发执行的对抗激活模型。在此精细时间处理下，我们采取两种互补的并发算法设计方法。我们首先建立一组在任何并发执行下算法正确的充分条件，将并发控制直接嵌入算法设计。然后给出一个使用锁将顺序设置中终止且满足特定约定的变形虫算法转换为并发设置中表现等价行为的并发控制框架。作为案例研究，我们用一个六边形形成的简单算法展示两种方法。规范变形虫模型与这些互补的并发算法设计方法共同为可编程物质的分布式计算研究开辟了新方向。