Наши любимые дети

Клеточный автомат, придуманный английским математиком Джоном Конвеем в 1970 году, получивший название Игра «Жизнь» (англ. Conway's Game of Life), был тем самым началом моего интереса к клеточным автоматам.

Правила игры:

На клеточной поверхности (неограниченной, ограниченной, или замкнутой) размещаются клетки, обладающие некоторым алгоритмом, переваривающим информацию из соседних клеток. Каждая клетка может находиться в одном из двух состояний: быть живой или мёртвой. Клетка имеет восемь соседей. В начале игры состояния всех клеток задаются играющим или случайным образом. Каждое следующее состояние рассчитывается на основе предыдущего по таким (например) правилам: пустая (мёртвая) клетка, рядом с которой ровно три живые клетки, оживает; если у живой клетки есть две или три живые соседки, то эта клетка продолжает жить; в противном случае (если соседей меньше двух или больше трёх) клетка умирает (от "одиночества" или от "перенаселённости").

В дальнейшем игра выполняется в автоматическом режиме и представляет наблюдателю ряд калейдоскопических преобразований на поле. Некоторые участки "умирают", некоторые "рождаются", некоторые комбинации клеток начинаю перемещаться. Жизнь клеток продолжается иногда бесконечно, пока наблюдатель не остановит процесс. В сети можно найти множество онлайн и оффлайн вариантов этой игры.

Казалось бы - что толку в этой митушне клеток?

Как оказалось, многие физические и биологические процессы можно не только визуализировать, но и моделировать. Например, теплопроводность или рост колоний бактерий.

Различные подходы к расчерчиванию поля жизни - шестигранная сетка, трехгранная, - различные способы определения алгоритма функционирования клеток привели к многообразию представления информации - черно-белые и цветные клеточные автоматы. Клеточные автоматы можно использовать не только на какой-либо поверхности, но и в объеме - в виде кубиков или шариков, имитируя кристаллические структуры. Такие структуры могут моделировать анизотропность системы в разных направлениях.

Герард Хоофт, являющийся лауреатом в 1999 году Нобелевской премии по физике разработал новую теорию, должную объединить квантовую механику и гравитационное взаимодействие. В новой исследовательской работе Нобелевский лауреат проводит моделирование взаимодействия в рамках целой Вселенной как единой системы из массива клеток.

Стивен Вольфрам  уверяет, что все явления, которые мы видим вокруг себя, подчиняются простым правилам и скоро мы сможем найти единое правило Вселенной — то есть объяснить все. В своих объяснениях он использует все теже самые клеточные автоматы.

Как оказалось, применений этому методу моделирования можно найти множество - было бы желание.

Читайте также

Последние новости