Game of Life

لعبة الحياة، والمعروفة أيضًا باسم الحياة، هي آلة خلوية آلية ابتكرها عالم الرياضيات البريطاني جون هورتون كونواي في عام 1970.

اللعبة عبارة عن لعبة بدون لاعب ، مما يعني أن تطورها يتحدد من خلال حالتها الأولية ، ولا تتطلب أي مدخلات إضافية. يتفاعل المرء مع لعبة الحياة من خلال إنشاء تكوين أولي ومراقبة كيفية تطوره، أو بالنسبة للاعبين المتقدمين، من خلال إنشاء أنماط بخصائص معينة.

القواعد

عالم لعبة الحياة عبارة عن شبكة متعامدة لا نهائية ثنائية الأبعاد من الخلايا المربعة ، كل منها في إحدى حالتين محتملتين ، حية أو ميتة ، (أو مأهولة بالسكان وغير مأهولة بالسكان ، على التوالي). تتفاعل كل خلية مع جيرانها الثمانية، وهي الخلايا المتجاورة أفقيًا أو رأسيًا أو قطريًا. في كل خطوة زمنية، تحدث التحولات التالية:

1. تموت أي خلية حية بها أقل من اثنين من الجيران الأحياء، كما لو كان ذلك بسبب قلة عدد السكان.
2. أي خلية حية مع اثنين أو ثلاثة من الجيران الأحياء تعيش في الجيل التالي.
3. تموت أي خلية حية بها أكثر من ثلاثة جيران أحياء، كما لو كان ذلك بسبب الاكتظاظ السكاني.
4. أي خلية ميتة مع ثلاثة جيران أحياء بالضبط تصبح خلية حية، كما لو كان ذلك عن طريق التكاثر.

يشكل النمط الأولي بذرة النظام. يتم إنشاء الجيل الأول من خلال تطبيق القواعد المذكورة أعلاه في وقت واحد على كل خلية في البذرة؛ تحدث الولادات والوفيات في وقت واحد، واللحظة المنفصلة التي يحدث فيها هذا تسمى أحيانًا علامة. كل جيل هو وظيفة خالصة للجيل السابق. يستمر تطبيق القواعد بشكل متكرر لإنشاء أجيال أخرى.


في أواخر عام 1940، عرّف جون فون نيومان الحياة بأنها مخلوق (ككائن أو كائن حي) يمكنه إعادة إنتاج نفسه ومحاكاة آلة تورينج. كان فون نيومان يفكر في حل هندسي يستخدم مكونات كهرومغناطيسية تطفو بشكل عشوائي في السائل أو الغاز. وتبين أن هذا لم يكن واقعيًا مع التكنولوجيا المتاحة في ذلك الوقت. اخترع ستانيسلاف أولام الأوتومات الخلوية، والتي كانت تهدف إلى محاكاة الإنشاءات الكهرومغناطيسية النظرية لفون نيومان. ناقش أولام استخدام أجهزة الكمبيوتر لمحاكاة أجهزته الخلوية في شبكة ثنائية الأبعاد في العديد من الأوراق البحثية. بالتوازي ، حاول فون نيومان بناء الإنسان الآلي الخلوي لأولام. على الرغم من نجاحه، إلا أنه كان مشغولاً بمشاريع أخرى وترك بعض التفاصيل غير مكتملة. كان بناءه معقدًا لأنه حاول محاكاة تصميمه الهندسي الخاص.

بدافع من الأسئلة في المنطق الرياضي وجزئيًا من خلال العمل على ألعاب المحاكاة بواسطة أولام ، من بين آخرين ، بدأ جون كونواي في إجراء تجارب في عام 1968 باستخدام مجموعة متنوعة من قواعد التشغيل الآلي الخلوي ثنائية الأبعاد المختلفة. كان هدف كونواي الأولي هو تحديد خلية آلية مثيرة للاهتمام وغير متوقعة. وهكذا ، أراد أن تستمر بعض التكوينات لفترة طويلة قبل أن تموت ، وأن تستمر التكوينات الأخرى إلى الأبد دون السماح بالدورات ، وما إلى ذلك. لقد كان تحديًا كبيرًا ومشكلة مفتوحة لسنوات قبل أن يتمكن خبراء الخلايا الآلية من إثبات ذلك ، في الواقع ، اعترفت لعبة Conway's Game of Life بوجود تكوين حي بمعنى تلبية المتطلبين العامين لفون نيومان. في حين أن التعريفات قبل حياة كونواي كانت موجهة نحو الإثبات، فإن بناء كونواي يهدف إلى البساطة دون تقديم دليل مسبق على أن الإنسان الآلي كان على قيد الحياة.

اختار كونواي قواعده بعناية، بعد تجربة كبيرة، للوفاء بهذه المعايير:

1. لا ينبغي أن يكون هناك نمو هائل.
2. يجب أن تكون هناك أنماط أولية صغيرة ذات نتائج فوضوية وغير متوقعة.
3. يجب أن تكون هناك إمكانات لمنشئي فون نيومان العالميين.
4. يجب أن تكون القواعد بسيطة قدر الإمكان، مع الالتزام بالقيود المذكورة أعلاه.

أصبحت العديد من الأنماط في لعبة الحياة في النهاية مزيجًا من الحياة الساكنة والمذبذبات وسفن الفضاء؛ قد تسمى الأنماط الأخرى فوضوية. قد يظل النمط فوضويًا لفترة طويلة جدًا حتى يستقر في النهاية على مثل هذا المزيج.