Game of Life

Dzīvības spēle, kas pazīstama arī kā Dzīve, ir šūnu automāts, kuru 1970. gadā izstrādāja britu matemātiķis Džons Hortons Konvejs.

Spēle ir nulles spēlētāja spēle, kas nozīmē, ka tās attīstību nosaka sākotnējais stāvoklis, un nav nepieciešama papildu ievade. Viens no tiem mijiedarbojas ar Dzīves spēli, izveidojot sākotnējo konfigurāciju un novērojot, kā tā attīstās, vai pieredzējušiem spēlētājiem izveidojot modeļus ar īpašām īpašībām.

Noteikumi

Dzīves spēles Visums ir bezgalīgs, divdimensiju taisnleņķa režģis, kas sastāv no kvadrātveida šūnām, no kurām katra atrodas vienā no diviem iespējamiem stāvokļiem, kas ir dzīvi vai miruši (vai attiecīgi apdzīvoti un neapdzīvoti). Katra šūna mijiedarbojas ar astoņiem kaimiņiem, kas ir šūnas, kas atrodas horizontāli, vertikāli vai pa diagonāli. Katrā laika posmā notiek šādas pārejas:

  1. Visas dzīvās šūnas, kurās ir mazāk nekā divi dzīvi kaimiņi, nomirst, it kā ar nepietiekamu iedzīvotāju skaitu.
  2. Visas dzīvās šūnas, kurās ir divi vai trīs dzīvi kaimiņi, dzīvo nākamajā paaudzē.
  3. Jebkura dzīva šūna, kurā ir vairāk nekā trīs dzīvi kaimiņi, mirst, it kā pārpopulējot.
  4. Jebkura mirušā šūna, kurā ir tieši trīs dzīvi kaimiņi, kļūst par dzīvu šūnu, it kā pavairot.

Sākotnējais modelis veido sistēmas sēklu. Pirmā paaudze tiek izveidota, iepriekšminētos noteikumus piemērojot vienlaicīgi visām sēklu šūnām; dzimšanas un nāves gadījumi notiek vienlaikus, un diskrēto brīdi, kurā tas notiek, dažreiz sauc par ķeksīti. Katra paaudze ir iepriekšējās paaudzes tīra funkcija. Noteikumus turpina atkārtoti piemērot, lai izveidotu nākamās paaudzes.


1940. gada beigās Džons fon Neimans definēja dzīvi kā radījumu (kā būtni vai organismu), kas var sevi reproducēt un imitēt Tjūringas mašīnu. Von Neimans domāja par inženiertehnisku risinājumu, kas izmantotu elektromagnētiskos komponentus, kas nejauši peld ar šķidrumu vai gāzi. Tas izrādījās nereāli ar tajā laikā pieejamo tehnoloģiju. Staņislavs Ulams izgudroja šūnu automātus, kuru mērķis bija simulēt fon Neimana teorētiskās elektromagnētiskās konstrukcijas. Ulams diskutēja par datoru izmantošanu, lai simulētu savu šūnu automātus divdimensiju režģī vairākos dokumentos. Paralēli fon Neimans mēģināja uzkonstruēt Ūlama šūnu automātu. Lai arī viņš bija veiksmīgs, viņš bija aizņemts ar citiem projektiem un atstāja dažas detaļas nepabeigtas. Viņa uzbūve bija sarežģīta, jo tā centās simulēt viņa paša inženierprojektu.

Motivējot matemātiskās loģikas jautājumus un daļēji arī Ulama simulācijas spēles, Džons Konvejs 1968. gadā sāka veikt eksperimentus ar dažādiem dažādiem 2D šūnu automātisko noteikumu noteikumiem. [3] Conway sākotnējais mērķis bija definēt interesantu un neparedzamu šūnu automātu. Tāpēc viņš vēlējās, lai dažas konfigurācijas ilgi mirtu, pirms mirst, citas konfigurācijas turpinātos mūžīgi, neatļaujot ciklus, utt. Tas bija nopietns izaicinājums un atklāta problēma gadiem ilgi, pirms šūnu automātiku ekspertiem izdevās pierādīt, ka Conway's Game of Life atzina konfigurāciju, kas bija dzīva tādā nozīmē, ka bija izpildītas Von Neumann divas vispārīgās prasības. Kamēr pirms Conway Life definīcijas bija orientētas uz pierādījumiem, Conway konstrukcija bija vērsta uz vienkāršību, a priori nesniedzot pierādījumu, ka automāts ir dzīvs.

Konvejs rūpīgi izvēlējās savus noteikumus pēc ievērojamiem eksperimentiem, lai izpildītu šos kritērijus:

1.Nav pieļaujama sprādzienbīstama izaugsme.
2.Jābūt maziem sākotnējiem modeļiem ar haotiskiem, neparedzamiem iznākumiem.
3.Fon Neumann universālajiem konstruktoriem vajadzētu būt potenciālam.
4. Noteikumiem jābūt pēc iespējas vienkāršākiem, vienlaikus ievērojot iepriekš minētos ierobežojumus.

Daudzi dzīves spēles paraugi galu galā kļūst par klusā daba, oscilatori un kosmosa kuģu kombināciju; citus modeļus var saukt par haotiskiem. Raksts var palikt haotisks ļoti ilgu laiku, līdz tas beidzot nokārtojas pie šādas kombinācijas.