我要介绍的细胞自动机的概念

向您展示一个非常简单的

二维胞自动机

“生命游戏”。现在，这是一个模拟的

生命的游戏叫“minilife.nlogo” 你

可以从我们的课程资料页面下载。

我会详细说明生命游戏是什么 - 它实际上不只是一个游戏

现在，只要向你展示的各种模式，可以是

创建的。我们有这个网格单元这里，其中每个这些白色圆圈是细胞。圆圈

可以转变成白色或黑色，随机地点击，它会随机设定12％

它们为黑色。每个单元遵循一个简单的规则，同样简单的规则，其中考虑到

其局部环境，即它周围的细胞的颜色，和每个时间步长，所有的细胞是

将基于一个简单的规则来改变颜色。让我们看这个。

它这里的一些非常简单的结构变得相当复杂了。我们

把这个所有的方式提出来，让我们说，50％安装程序将其清除，随机化使他们50％的黑色

现在，我们得到了一些复杂的行为，最终。

好了，现在让我谈谈幻灯片，告诉你什么你刚才看到一点点。

生命游戏是一大类叫“细胞自动机”的一个例子，这是

复杂系统的理想化模型。是简单的组件构成的大型网络，

这里成分的细胞，网络的部分是每个细胞被连接到其最接近的

邻居，或者可能还有一些更远的邻居。

有限组件间的通信。组件只能直接与他们的邻居沟通，

没有中央控制，没有单元格是负责人的任何其他细胞，但你可以在看

例如生命游戏，好了，你从相当简单的规则得到相当复杂的运动。

而且正如我们将看到，细胞自动机有非常复杂的能力

对信息的处理和计算。它们还可以演变

通过遗传算法。因此，我们要看到的是，元胞自动机汇集几个

我们一直在寻找，从动力学，信息，遗传算法，

并把它们放在一起在复杂系统的模型。

让我简单的术语发表评论。 元胞自动机

而这缩写“CA”。复数是“细胞自动机，”那不止一个。这是

有时简称“CA”还可以，但我可能会认为使用缩写“CAs”有歧义

小“s”。至于发音的推移，在美国这里，我们称他们为“细胞自动机”，但

在其他一些国家，在英国，包括经常，他们被称为“细胞自动机”。我们的

英国参与者可以纠正我，如果我错了。所以生命游戏可能是

世界上最有名的元胞自动机。正如我所说，这不仅是一个真正的游戏，而是它是一个

数学或计算对象。这是在1970年由英国数学家

约翰·康威发表的，并且它已经非常广泛宣传，特别是在通过开始

马丁·加德纳的科学美国人“数学游戏”专栏。究其原因约翰·康威

把它称为“生命”，它的灵感来自约翰·冯·诺伊曼的模型

元胞自动机，我们简而言之，康威想要的是

一个简单的系统，该系统表现出涌现和自组织。生命游戏

就会出现。正如我之前向您展示，生命游戏对细胞的网格自运行。

这里细胞被表示为黑色和白色的圆圈。黑色的细胞被认为是“存活”的

白色的细胞被认为是“死”的。这是康威的术语。每个细胞有邻居。

一个细胞自身，如中心之一，有8个邻居。这个世界，

作为一个整体，环绕在边缘处。因此，举例来说，我看这个单元格的上边缘 - 其

左邻是细胞的方式在这里，在右边。或者，如果看这里的细胞

靠近南面的细胞，一直排在首位。这样的侧面，底部和顶部环绕包裹。

这是每个细胞遵从的规则。

第一规则是，活细胞也就是黑色的，保持活动的下一个时间步长，仅当两个或

三个邻居是活的。否则，就死了。死亡的细胞变活在下一个时间步长

只有当恰好有三个邻居是存活态。因此这些每个细胞都遵守的规则。所有细胞是

同步更新，在离散的时间步长。您将看到在一分钟内的是如何工作。

来看在模型的NetLogo，minilife.nlogo。我们看到绿色的细胞，

这里，是那些无论是存活着

还是活了过来，在接下一个的时间步长。

这其中，中间有两个黑色

邻居是存活着的，所以它保持

存活。一个是死的，但它有

三个黑色的邻居，还存活着

因此它要在下

一个时间步长存活。其余部分不具有

足够的存活的邻居使

之存活或者复活了过来。

所以这里在下一个时间步长

下发生在什么情况。

因此让我们用一个小测验来测试你的理解。这个测验有三个问题。

在每一个问题在一个5×5的游戏网格。假设网格周围的边缘包裹，

现在的问题是，中心细胞的状态是什么，由红色箭头表示什么，在

接下来的时间步长？试着解决，完成后并观答案的视频。