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主题：细胞自动机理论 -- 林风清逸
家园 细胞自动机理论 细胞自动机，也叫元胞自动机、点格自动机、单元自动机。总之，是一个建立在较简单规则基础之上的自动运转繁衍扩散的机制。
在此基础上，有一种叫做“生命游戏”的“游戏”。也发展出了一种叫做“人工生命”的交叉学科。
其起源最早据说来自于冯·诺依曼，1970年英国数学家康威在此基础上设计了“生命游戏”这个游戏，最近一两年有人科普这个东西，是因为科学家沃尔夫勒姆对此的痴迷。
细胞自动机理论的基本思想是自然界这些复杂的结构和过程，只是建立在简单规则之上的简单互动造成的。比如说，1983年，沃尔夫勒姆搞出了一个自动机规则“Rule 30”，这个规则。这个规则形成的图案类似于织锦芋螺的花纹。
上面这是“Rule 30形成的花纹。
上面是250次迭代后的Rule 30。
上面是织锦芋螺（Conus textile）的花纹。
引用一个文章，介绍细胞自动机的。
因为其中有些吹捧的内容，所以我没有全文引用。
平面被分成许许多多格子。每个格子里正好能放下一个“细胞”。这个细胞不能运动，它可以是死的，也可以是活的；但它的状态，是由它周围8个细胞的死活决定。至于决定的规则，在这个例子里只有这么几条：
“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。
而下面这几张图，全是遵循这几条简单规则的产物。
【"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。】
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【“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。】（这个图略大，传不了）
细胞自动机的想法可以追溯到冯·诺依曼，上面这几条规则别名“生命游戏”，可能是最出名的一套规则组。
沃尔夫勒姆将自动机分成四个类型：
⑴平稳型:自任何初始状态开始，经过一定时间运行后，元胞空间趋于一个空间平稳的构形，这里空间平稳即指每一个元胞处于固定状态。不随时间变化而变化。⑵周期型：经过一定时间运行后，元胞空间趋于一系列简单的固定结构（Stable Patterns）或周期结构（Perlodical Patterns)。由于这些结构可看作是一种滤波器（Filter），故可应用到图像处理的研究中。
⑶混沌型：自任何初始状态开始，经过一定时间运行后，元胞自动机表现出混沌的非周期行为，所生成的结构的统计特征不再变止，通常表现为分形分维特征。
⑷复杂型：出现复杂的局部结构，或者说是局部的混沌，其中有些会不断地传播。
但是还有一种分法：
元胞自动机可视为动力系统，因而可将初始点、轨道、不动点、周期轨和终极轨等一系列概念用到元胞自动机的研究中，上述分类，又可以分别描述为（谭跃进，1996；谢惠民，1994；李才伟、1997）；⑴均匀状态，即点态吸引子，或称不动点；
⑵简单的周期结构，即周期性吸引子，或称周期轨；
⑶混沌的非周期性模式，即混沌吸引子；
⑷这第四类行为可以与生命系统等复杂系统中的自组织现象相比拟，但在连续系统中没有相对应的模式。但从研究元胞自动机的角度讲，最具研究价值的具有第四类行为的元胞自动机，因为这类元胞自动机被认为具有"突现计算"(Emergent Computation）功能，研究表明，可以用作广义计算机（Universal Computer）以仿真任意复杂的计算过程。另外，此类元胞自动机在发展过程中还表现出很强的不可逆（lrreversibility）特征，而且，这种元胞自动机在若干有限循环后，有可能会 "死"掉，即所有元胞的状态变为零。
在科学应用上，自动机理论有很多有趣的表现，比如说以下几个学科：
在生态学中元胞自动机用于兔子-草，鲨鱼-小鱼等生态动态变化过程的模拟，展示出令人满意的动态效果；元胞自动机还成功地应用于蚂蚁、大雁、鱼类洄游等动物的群体行为的模拟；另外，基于元胞自动机模型的生物群落的扩散模拟也是当前的一个应用热点。在信息学中。元胞自动机用于研究信息的保存、传递、扩散的过程。另外。Deutsch(1972）、Sternberg(1980）和Rosenfeld(1979）等人还将二维元胞自动机应用到图像处理和模式识别中 (WoIfram.S.，1983）。
在化学中
元胞自动机可用来通过模拟原子、分子等各种微观粒子在化学反应中的相互作用，而研究化学反应的过程。例如李才伟 (1997）应用元胞自动机模型成功模拟了由耗散结构创始人I·Prgogine所领导的Brussel学派提出的自催化模型---Brusselator模型，又称为三分子模型。Y·BarYam等人利用元胞自动机模型构造了高分子的聚合过程模拟模型，在环境科学上，有人应用元胞自动机来模拟海上石油泄露后的油污扩散、工厂周围废水、废气的扩散等过程的模拟。
在军事科学中
元胞自动机模型可用来进行战场的军事作战模拟"提供对战争过程的aq理解（谭跃进等，1996）。
在社会学中
元胞自动机用于研究经济危机的形成与爆发过程、个人行为的社会性，流行现象，如服装流行色的形成等。在生物学中，元胞自动机的设计思想本身就来源于生物学自繁殖的思想，因而它在生物学上的应用更为自然而广泛。例如元胞自动机用于肿瘤细胞的增长机理和过程模拟、人类大脑的机理探索（Victor.Jonathan.D.，1990）、艾滋病病毒HIV的感染过程（Sieburg，H.B.. 1990）、自组织、自繁殖等生命现象的研究以及最新流行的克隆 (Clone）技术的研究等 (ErmentroutG。B。，1993）。
基本上，自动机理论是被用做建模。
元胞自动机作为一种动态模型，更多的是作为一种通用性建模的方法，其应用几乎涉及社会和自然科学的各个领域。我们从这个细胞自动机理论可以看出，社会其实也可以建立在很简单的规则之上。
司马迁所谓熙熙攘攘利来利往，马克思所谓经济基础决定上层建筑，乍看上去似乎很复杂，其实只要算一算总账，事情至少在大方向上就能把握住了，没有那么深奥。
通宝推：mezhan,盲人摸象,空格,
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家园 在《果壳里的宇宙》里有提到 霍金把他叫做“死亡游戏”，这个程序应该很好编，开源的社区应该就能下载。
家园 这大概是视角的不同 有的人看到生，有的人看到死。
看到生的，就世俗一些，看到死的，就宗教一些。
我以为，与个体而言，总归不免于死，但与集体而言，终究是生。
这个程序确实应该是很好编的，就是设定几个格子的变化规律，然后开始运算。而且这还是二维平面的运算，对于懂得计算机数学的人来说大概是很简单的。
- 复 细胞自动机理论
家园 这个理论我只是略微看到一点，没有深入学习过 这些内容也大多只是转载，只能说是一些趣味性的东西，用以简单地了解一下这个理论。
因为汉语是一个工具性很强的语言工具，我们可以用较为灵活的方式描绘这个理论，而不必用“神使文”、“僧侣体”、“拉丁文”等“高度专业化的科学范式”描绘，所以可能会给一些在使用语言工具进行阅读理解时宽容度较低的人造成“民科”的印象。这只是一个普通的迈克，不要喷我。
- 复 细胞自动机理论
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