Game of Life

Hra života, tiež známa jednoducho ako Life, je bunkový automat navrhnutý britským matematikom Johnom Hortonom Conwayom v roku 1970.

Hra je hra s nulovým počtom hráčov, čo znamená, že jej vývoj je určený jej pôvodným stavom, ktorý nevyžaduje ďalšie vstupy. Jeden interaguje s hrou života vytvorením počiatočnej konfigurácie a sledovaním jej vývoja, alebo pre pokročilých hráčov vytváraním vzorov s konkrétnymi vlastnosťami.

pravidlá

Vesmír hry života je nekonečná, dvojrozmerná ortogonálna mriežka štvorcových buniek, z ktorých každá je v jednom z dvoch možných stavov, živých alebo mŕtvych, (alebo obývaných a neobývaných). Každá bunka interaguje so svojimi ôsmimi susedmi, čo sú bunky, ktoré sú horizontálne, vertikálne alebo diagonálne susediace. V každom časovom období sa vyskytujú nasledujúce prechody:

  1. Každá živá bunka, ktorá má menej ako dvoch živých susedov, zomrie, akoby bola podľudnená.
  2. Akákoľvek živá bunka s dvoma alebo tromi živými susedmi žije v budúcej generácii.
  3. Každá živá bunka s viac ako tromi živými susedmi zomrie, akoby preľudnená.
  4. Každá mŕtve bunky s presne tromi susedmi sa stanú živými bunkami, akoby reprodukciou.

Počiatočný vzorec predstavuje zárodok systému. Prvá generácia je vytvorená aplikáciou vyššie uvedených pravidiel súčasne na každú bunku v semene; Narodenia a úmrtia sa vyskytujú súčasne a diskrétny okamih, keď k tomu dôjde, sa niekedy nazýva kliešť. Každá generácia je čistou funkciou predchádzajúcej generácie. Pravidlá sa naďalej uplatňujú opakovane, aby sa vytvorili ďalšie generácie.


Koncom roku 1940 John von Neumann definoval život ako stvorenie (ako bytosť alebo organizmus), ktoré sa dokáže reprodukovať a simulovať Turingov stroj. Von Neumann uvažoval o inžinierskom riešení, ktoré by využívalo elektromagnetické komponenty náhodne plávajúce v kvapaline alebo plyne. Ukázalo sa, že to nie je realistické s dostupnou technológiou. Stanislaw Ulam vynašiel bunkové automaty, ktoré mali simulovať von Neumannove teoretické elektromagnetické konštrukcie. Ulam diskutoval o použití počítačov na simuláciu svojich bunkových automatov v dvojrozmernej mriežke vo viacerých dokumentoch. Paralelne sa Neumann pokúsil skonštruovať Ulamov bunkový automat. Hoci bol úspešný, bol zaneprázdnený inými projektmi a niektoré podrobnosti nechal nedokončené. Jeho stavba bola komplikovaná, pretože sa snažila simulovať jeho vlastný inžiniersky dizajn.

Motivované otázkami v matematickej logike a čiastočne prácou na simulačných hrách od Ulama, John Conway začal okrem iného experimenty v roku 1968 s rôznymi pravidlami 2D bunkového automatu. [3] Pôvodným cieľom spoločnosti Conway bolo definovať zaujímavý a nepredvídateľný bunkový automat. Preto chcel, aby niektoré konfigurácie vydržali dlho pred smrťou, iné konfigurácie pokračovali navždy bez povolenia cyklov atď. Bola to významná výzva a otvorený problém celé roky, kým sa expertom na bunkové automaty dokázalo dokázať, že Conwayova hra života uznala konfiguráciu, ktorá bola živá v zmysle splnenia dvoch všeobecných požiadaviek Von Neumanna. Zatiaľ čo definície pred Conwayovým životom boli orientované na dôkaz, konštrukcia Conway bola zameraná na jednoduchosť bez toho, aby a priori poskytla dôkaz, že automat bol nažive.

Po značných pokusoch si Conway starostlivo vybral svoje pravidlá, aby splnil tieto kritériá:

1. Nemal by existovať žiadny výbušný rast.
2. Mali by existovať malé počiatočné vzorce s chaotickými, nepredvídateľnými výsledkami.
3. Pre univerzálnych konštruktorov von Neumanna by mal existovať potenciál.
4. Pravidlá by mali byť čo najjednoduchšie a zároveň dodržiavať vyššie uvedené obmedzenia.

Mnoho vzorov v hre života sa nakoniec stalo kombináciou zátiší, oscilátorov a kozmických lodí; iné vzorce sa môžu nazývať chaotické. Vzorec môže zostať chaotický po veľmi dlhú dobu, až sa nakoniec k takejto kombinácii usadí.