Игра «Жизнь»
Игра «Жизнь» была предложена Джоном Хортоном Конвеем (John Horton Conway) в 1970 году.
Игра «Жизнь» — это простой пример модели вычислений, получившей название клеточных автоматов (cellular automata).
В свою очередь клеточный автомат — это семейство простых конечных автоматов, демонстрирующее интересное эмерджентное поведение при взаимодействии элементов популяции (т.е. такое поведение, при котором дальнейшее развитие популяции представляет собой скачкообразный процесс, где возникновение качественно нового является не естественной закономерностью, а обусловлено вмешательством «идеальных сил»).
Состояние конечного автомата в момент t + 1 является функцией от его собственного состояния и состояния его соседей в момент времени t.
Благодаря взаимодействию каждого элемента клеточного автомата со всеми соседями достигается гораздо более разнообразное поведение, чем поведение отдельного элемента. Такая взаимозависимость является одним из наиболее привлекательных свойств клеточных автоматов. Поскольку выход каждого элемента зависит от состояния его соседей, эволюцию состояний набора элементов можно описать как процесс социальной адаптации.
Благодаря своей способности обеспечивать разнообразное коллективное поведение в процессе взаимодействия простых клеток клеточные автоматы стали мощным средством изучения математических принципов эмерджентности жизни на основе простых, неодушевленных компонентов.
Конечные автоматы — попытка специалистов заполнить бреши в изучении реальной эволюции. Что бы произошло, если бы эволюция началась из других начальных условий? Путь развития, который реально был пройден на Земле — это лишь одна из многих возможных траекторий.
Таким образом, игра «Жизнь» — одно из средств понимания мира на основе взаимодействия и движения.
Три правила игры «Жизнь»
-
Если для некоторой клетки (занятой или свободной) ровно три ближайшие клетки заняты, то она будет занята в следующий момент времени.
Пример: занятая или свободная клетка
-
Если для некоторой занятой клетки заняты также ровно две соседние клетки, то она будет занята в следующий момент времени.
Пример: занятая клетка
-
Во всех остальных ситуациях в следующий момент времени клетка остается свободной (т.е. слишком плотная населенность или наоборот – разреженность приводят к невозможности жизни).
Подробнее об игре «Жизнь» и клеточных автоматах см.: Stanford Encyclopedia of Philosophy. Cellular Automata (URL: https://plato.stanford.edu/entries/cellular-automata/). В источнике рассматриваются основные принципы клеточных автоматов, история их развития и игра Джона Конвея «Жизнь» как один из наиболее известных примеров данного класса моделей.
Структуры (Patterns)
В работе [Poundstone, 1985] описано большое разнообразие структур, получаемых в результате игры «Жизнь». Ниже перечислены некоторые из них.
1. Неизменяемые формы жизни (которые в следующие моменты времени остаются неизменными):
2. Осцилляторы (или переключатели):
3. Перемещающиеся (планеры, которые перемещаются по всей игровой площади):
Кроме того, существуют разнообразные структуры, которые:
- поглощают в процессе игры другие структуры;
- интересным образом трансформируются и т.д.