Nessa subunidade,
começaremos com um pouco de história

e então falaremos mais sobre o
mais simples autômato celular possível,

chamado "Autômato Celular Elementar"

A ideia de autômato celular foi inventada
na década de 40 por 2 matemáticos,

Stanislaw Ulam
e John von Neumann.

Você pode conhecer o nome de 
John von Neumann como um dos pioneiros da

ideia de computadores, e computadores
programáveis em particular.

von Neumann era particularmente
interessado em como construir máquinas

que pudessem ter propriedades biológicas
ou realistas

Ele era especialmente interessado na ideia
de auto-reprodução por máquinas,

que naquela época
muitas pessoas pensavam ser impossível.

Pensando sobre isso, von Neumann discutiu
o problema com seu colega, Ulam

que sugeriu que von Neumann 
olhasse para o problema usando a noção

de espaço celular, muito parecido com o 
autômato celular sobre o qual falamos e

falaremos nessa unidade.

Não entrarei em detalhes no trabalho
de von Neumann, mas é bastante fascinante

e ele na verdade tem um livro inteiro 
sobre esse assunto

chamado "Teoria de
Autômato Auto-Reprodutor",

que foi completado após a morte de von
Neumann por Arthur Burkes. Esse livro é

mais técnico, mas é um marco na conexão
entre o campo nascente da computação

e a biologia.

Antes de começar a falar sobre autômato 
celular elementar,

deixe-me apenas mencionar algumas das 
aplicações do autômato celular.

Existem várias aplicações 
em Ciências da Computação

Autômato celular é uma arquitetura de
modelo para computação maciçamente

paralela e também para
computação a escala molecular.

Em sistemas complexos, autômato celular
tem sido amplamente usado como uma

ferramenta para modelar processos na
Física, Geologia, Química,

e assim por diante, entre muitas, 
muitas disciplinas.

É também usado como ferramenta para estudo
de noções abstratas de auto-organização

e computação emergente em 
sistemas complexos.

E é nisso que estaremos 
focando nessa unidade

E eu apontaria que é importante para as
pessoas que estudam sistemas complexos

saberem alguma coisa sobre 
autômato celular,

porque eles estão entre as ferramentas
mais comuns de modelagem nessa área.

Vamos falar sobre o mais 
simples tipo de autômato celular,

que é chamado 
"autômato celular elementar"

Esses são unidimensionais. Perceba 
que o Jogo da Vida era bidimensional.

Nós tínhamos uma grade bidimensional.

Mas aqui nós temos só uma linha de 
células e somente dois estados, como no

Jogo da Vida. Células são ou
pretas ou brancas

e cada célula olha para

o seu vizinho mais próximo

em sua linha. Então, a vizinhança

dessa célula branca é ela mesma e

essas duas células pretas, e assim
por diante.

E aqui o todo pode ser circular,

onde a vizinhança dessa

célula preta do lado esquerdo é

a célula branca mais à direita e

sua vizinha do lado direito.

O todo se junta

como um círculo. Eu listei aqui

todas as possíveis vizinhanças

em que uma célula pode se encontrar.

E você mesmo pode verificar

que não existem quaisquer 
outras possibilidades.

Agora, para especificar

o autômato celular, nós temos que

especificar em que cada célula central

se transformará, dependendo de sua
vizinhança.

Então essa tabela completa aqui
é chamada uma "regra"

para o autômato celular, e isso diz que,

por exemplo, 
se uma célula é branca e tem

dois vizinhos brancos, 
ela se torna branca.

Se uma célula é branca e 
tem um vizinho branco à esquerda e

um vizinho preto à direita,
ela se torna preta.

E assim por diante. Então aqui,
nós temos que especificar

cada vizinhança possível e
seu estado de atualização.

E essa é apenas uma forma particular
de especificar

o estado de atualização para
a célula central.

Vamos ver como funciona.

Toda célula olha para 
sua vizinhança a cada

passo do tempo e atualiza,
e todas as células

atualizam simultaneamente.

Então vamos fazer isso.

Esse aqui de cima é
o passo de tempo zero.

Aqui está o próximo passo de tempo onde,
por exemplo,

nós temos preto, branco, preto.
Essa célula olhou

na tabela -- preto, branco, preto --
e disse que tinha que

se tornar preta no próximo
passo de tempo.

E você pode verificar que as outras
células seguem

suas regras da mesma forma.
Ok, então agora podemos

fazer a mesma coisa para o
próximo passo de tempo,

e de novo, e de novo,
e assim por diante.

Então adivinhe! É hora de um quiz!

O quiz dá a você uma regra, 
a mesma regra

que estávamos olhando antes, 
e diz:

"após o passo de tempo 3, desse estado 
da "grade",

o que será a grade no passo do tempo 4?"