康威的生命游戏:简单产生复杂性 » 科学新闻

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康威的生命游戏说明了简单的规则如何在二维宇宙中导致令人惊讶和复杂的模式。

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黄色方块代表生命。 (斯蒂芬·西尔弗(CC BY-SA 3.0))

1970 年,英国数学家约翰·霍顿·康威 (John Horton Conway) 创建了一款创新视频游戏,称为康威生命游戏。该游戏与《孤岛惊魂》不同,一旦在方格网格上设置初始状态,就不需要用户进行任何持续输入。用户的任务是决定哪些空间被占用,哪些空间空闲,从而根据预定义的规则开始网格的演化。

康威制定的规则很明确,决定了网格上每个单元的命运。如果一个被占用的细胞有两个或三个邻居,它就能生存,否则它就会因孤独或过度拥挤而死亡。另一方面,只有当一个空空间恰好有三个被占用的邻居时,它才会被占用。这些看似简单的规则会导致令人惊讶且复杂的结果。

生命游戏的真正美妙之处在于这些基本规则的应用所带来的复杂性。用户已经发现了几代人不断演变的模式、振荡指标和重复结构。例如,由 7 个占据细胞组成的“橡子”模型生成了 13 个滑翔机,并在5,206 代后才稳定下来。

除了滑翔机之外,游戏中还出现了在网格上移动的自我复制宇宙飞船,以及沿其路径发射滑翔机的大炮。还有一些被称为“吞噬者”的结构,如果飞船靠得太近,它们就会吞噬它们。

使用生命游戏,您可以创建逻辑门,甚至执行复杂的计算。该游戏被认为是图灵完备的,这意味着使用正确的初始模型,可以模拟可以在传统计算机上执行的任何计算。

康威的生命游戏不仅涉及二维宇宙中生命的可能性,而且展示了如何从基本规则中产生复杂的模式和行为。这是一个有趣的例子,说明简单如何产生复杂性,挑战我们的期望并在模拟和计算领域开辟新的视角。

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