康威生命游戏规则
注:如果你已经熟悉康威的生活游戏及其规则,请跳到下一节!
生命游戏中,对于任意细胞,规则如下:
- 每个细胞有两种状态-存活或死亡,每个细胞与以自身为中心的周围八格细胞产生互动(如图,黑色为存活,白色为死亡)
- 当前细胞为存活状态时,当周围的存活细胞低于2个时(不包含2个),该细胞变成死亡状态。(模拟生命数量稀少)
- 当前细胞为存活状态时,当周围有2个或3个存活细胞时,该细胞保持原样。
- 当前细胞为存活状态时,当周围有超过3个存活细胞时,该细胞变成死亡状态。(模拟生命数量过多)
- 当前细胞为死亡状态时,当周围有3个存活细胞时,该细胞变成存活状态。(模拟繁殖)
可以把最初的细胞结构定义为种子,当所有在种子中的细胞同时被以上规则处理后,可以得到第一代细胞图。按规则继续处理当前的细胞图,可以得到下一代的细胞图,周而复始。
考虑以下为初始宇宙:
我们可以通过考虑每个细胞来计算下一代。左上角的牢房死了。规则(4)是唯一适用于死细胞的转换规则。但是,因为左上角的单元格没有正好三个活动的邻居,所以转换规则不适用,并且在下一代中它仍然是死的。第一行的其他单元格也是如此。
当我们考虑最上面的活细胞时,事情变得有趣了,在第二行,第三列。对于活细胞,前三条规则中的任何一条都可能适用。在这个细胞的情况下,它只有一个活的邻居,因此规则(1)适用:这个细胞将在下一代死亡。同样的命运等待着底部的活细胞。
中间的活细胞有两个活的邻居:顶部和底部的活细胞。这意味着规则(2)适用,并且在下一代仍然存在。
最后一个有趣的例子是中间活细胞左右两侧的死细胞。三个活细胞都是这两个细胞的邻居,这意味着规则(4)适用,这些细胞将在下一代变得有活力。
把它们放在一起,我们在下一个滴答声之后得到这个宇宙:
从这些简单而确定的规则中,奇怪而令人兴奋的行为出现了:
戈斯珀滑翔机枪 | 脉冲星 | 太空船 |
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视频
练习
手工计算我们示例宇宙的下一个
tick
。注意到熟悉的东西了吗?答案
这种模式是周期性的:每两次tick
之后,它就会返回到初始状态。
你能找到一个稳定的初始宇宙吗?也就是说,宇宙中每一代人都是一样的。
答案
有无数稳定的宇宙!平凡稳定的宇宙就是空的宇宙。一个二乘二平方的活细胞也是一个稳定的宇宙。