The amoebot model abstracts active programmable matter as a collection of simple computational elements called amoebots that interact locally to collectively achieve tasks of coordination and movement. Since its introduction at SPAA 2014, a growing body of literature has adapted its assumptions for a variety of problems; however, without a standardized hierarchy of assumptions, precise systematic comparison of results under the amoebot model is difficult. We propose the canonical amoebot model, an updated formalization that distinguishes between core model features and families of assumption variants. A key improvement addressed by the canonical amoebot model is concurrency. Much of the existing literature implicitly assumes amoebot actions are isolated and reliable, reducing analysis to the sequential setting where at most one amoebot is active at a time. However, real programmable matter systems are concurrent. The canonical amoebot model formalizes all amoebot communication as message passing, leveraging adversarial activation models of concurrent executions. Under this granular treatment of time, we take two complementary approaches to concurrent algorithm design. We first establish a set of sufficient conditions for algorithm correctness under any concurrent execution, embedding concurrency control directly in algorithm design. We then present a concurrency control framework that uses locks to convert amoebot algorithms that terminate in the sequential setting and satisfy certain conventions into algorithms that exhibit equivalent behavior in the concurrent setting. As a case study, we demonstrate both approaches using a simple algorithm for hexagon formation. Together, the canonical amoebot model and these complementary approaches to concurrent algorithm design open new directions for distributed computing research on programmable matter.


翻译:Amoebot 模型将活跃的编程事项作为简单的计算要素集集,称为在当地进行互动以集体完成协调和移动任务的Amoebot 。自从在2014年 SPAA以来,越来越多的文献已经针对各种问题对其假设进行了调整;然而,没有标准化的假设等级,很难对在Amoebot 模型下的结果进行精确的系统比较。我们提议了Canoncial amoebot 模型,即更新的正规化,区分核心模型特征和假设变量的家属。Canonical Amoobot 模型处理的主要改进是调制。许多现有文献暗含的假设,对辅助性逻辑行动是孤立和可靠的,将分析减少至在大多数amoobot 情况下都活跃于其中的顺序设置。然而,真实的可编程物质系统是同时存在的。Canononal ancical adiobot 模型将所有ayobot 通信作为信息传递,利用同时处决的对抗性激活模型。在这种颗粒式处理中,我们用两种辅助的算法设计方法。我们首先设置一个对等值的计算方法,然后在任何同时设计设计中,我们使用一个对正序的编程的编程的编程的编程设计中,然后将一个固定的编程的编程中将一个对等式程序进行。

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