生活游戏的原则

元胞自动机(也称细胞自动机)，虽然名字很深奥，但行为却很奇妙。这一切是怎么发生的？我们可以把计算机中的宇宙想象成一个由一束方格子组成的封闭空间，一个大小为N的空间有N*N个网格。而每一个格子都可以看作一个生命体，每一个生命都有生死两种状态。如果网格活着，它会显示蓝色，如果它死了，它会显示白色。每个小区旁边都有邻居小区。如果我们把一个由9个3*3的单元格组成的正方形看作一个基本单位，那么这个正方形中心的单元格的邻居就是它旁边的8个单元格。

每个格子的生死遵循以下原则:

1.如果一个细胞周围有三个细胞以此为生(一个细胞周围有八个细胞* * *)，那么这个细胞就是活的(也就是说，如果这个细胞原来是死的，它就变成活的，如果原来是活的，它就保持不变)。

2.如果一个细胞周围有两个细胞以此为生，该细胞的生死状态不变；

3.在其他情况下，细胞是死的(也就是说，如果细胞最初是活的，它将变成死的，如果它最初是死的，它将保持不变)

在设定好图像中每个像素的初始状态后，生命的变化就会按照上面的游戏规则进行解读。因为初始状态和迭代次数的不同，会得到一个惊人的漂亮的图案。

这样，这些网格(生物)就构成了一个复杂的动态世界。由三个简单的行动规则组成的群体会涌现出许多意想不到的复杂行为，这是复杂性科学的研究重点。

元胞自动机有一个通用的形式模型。每个小区(或细胞)的状态可以取在一个有限的状态集合S中，小区的邻居范围是一个半径r，即所有远离这个小区的小区构成这个小区的邻居集合，也有一组演化规则，可以看作与小区当前状态和邻居状态有关的函数，可以写成f: s * s(。s .这是元胞自动机的一般数学模型。

最早研究元胞自动机的科学家是冯·诺依曼。后来康威发明了上图最有趣的细胞自动机程序:生命的游戏。wolfram详细讨论了元胞自动机在一维世界中的所有情况，认为自动机可以按照演化规则F进行分类，只有当F满足一定条件时系统才能演化为动态的情况，否则不是因为演化规则太死板生命才死亡，而是因为演化规则。后来，人工生命之父克里斯·兰顿进一步发展了元胞自动机理论。人们认为，具有八个有限状态集的自动机可以出现生命的自我复制功能。他根据不同系统的演化函数F，找到了一个参数λ来描述F的复杂性，并得出结论:只有当混沌状态下的λ和λ之差非常小时，复杂的生命系统才会诞生。所以，兰顿说，生命诞生在混沌的边缘！并且从此开辟了“人工生命”这一新的交叉学科！

如今元胞自动机已经广泛应用于地理学、经济学、计算机科学等领域！