生命游戏(Game of Life)有哪些图形?
不邀自答,知乎首答
题主指的应该是元胞自动机(Cellular Automaton/Automata)中最著名的一组规则(该规则的想法可以追溯到冯·诺依曼,别名“生命游戏”)。每个细胞死或活的状态由它周围的八个细胞所决定。
“人口过少”:任何活细胞如果活邻居少于2个,则死掉。
“正常”:任何活细胞如果活邻居为2个或3个,则继续活。
“人口过多”:任何活细胞如果活邻居大于3个,则死掉。
“繁殖”:任何死细胞如果活邻居正好是3个,则活过来。
根据这四条规则和不同的初始细胞,可以得到:
"脉冲星":它的周期为3,看起来像一颗周期爆发的星星。
“滑翔者”:每4个回合“它”会向右下角走一格。虽然细胞早就是不同的细胞了,但它能保持原本的形态。
“轻量级飞船”:它的周期是4,每2个回合会向右边走一格。
“滑翔者枪”:它会不停地释放出一个又一个滑翔者。
“繁殖者”:它会向右行进,留下一个接一个的“滑翔者枪”。动图最后一帧定格时用三种颜色区分了繁殖者本体、滑翔者枪和它们打出来的滑翔者。
ps:动图大家可以去【果壳网专访】斯蒂芬·沃尔夫勒姆:宇宙的本质是计算看
就元胞自动机而言,它的每个细胞死/活的状态由相邻两个细胞决定(所以图形逐行向下拓展)。该细胞和相邻的两个细胞由于死/活状态不同一共可以组成8种不同的图样,每种图样又可能导致细胞在下一行死/生,所以一共有256组不同的规则。
2002年,数学家斯蒂芬·沃尔夫勒姆(Stephen Wolfram)将多年来对元胞自动机的研究整理为a new kind of science一书,书中用大量图形详细记录了所有的256组规则和它们可能造成的结果。可以将结果大致分成:
不动点(fixed points):变化终结于恒定图像
交替态(alternation):图像出现周期性变化
随机态(randomness):图像变化近乎随机
复杂态(complexity):图像存在某种复杂规律
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