Το παιχνίδι της ζωής

Ιστορικά και γενικά στοιχεία

Το παιχνίδι της ζωής είναι ένα κυτταρικό αυτόματο το οποίο κατασκευάστηκε από τον μαθηματικό Τζον Χόρτον Κόνγουεϊ το 1970. Η εξέλιξη του παιχνιδιού καθορίζεται μόνο από τις αρχικές συνθήκες. Ο παίκτης δημιουργεί την αρχική διάταξη και παρατηρεί πώς αυτή εξελίσσεται.

Κανόνες

Παράσταση της εξέλιξης των κελιών
Ο κόσμος του παιχνιδιού είναι ένας άπειρος ορθογώνιος πίνακας δύο διαστάσεων με τετράγωνα κελιά. Κάθε κελί μπορεί να βρίσκεται σε μία κατάσταση, «νεκρό» ή «ζωντανό». Κάθε κελί έχει ακριβώς 8 γείτονες που βρίσκονται οριζόντια, κατακόρυφα και διαγώνια δίπλα του. Σε κάθε χρονικό βήμα παρατηρούνται οι ακόλουθες αλλαγές:

  1. Κάθε ζωντανό κελί με λιγότερους από δύο ζωντανούς γείτονες, πεθαίνει.
  2. Κάθε ζωντανό κελί με δύο ή τρεις ζωντανούς γείτονες επιβιώνει στην επόμενη γενεά.
  3. Κάθε ζωντανό κελί με περισσότερους από τρεις ζωντανούς γείτονες πεθαίνει.
  4. Κάθε νεκρό κελί με ακριβώς τρεις ζωντανούς γείτονες ζωντανεύει.

Το αρχικό μοτίβο αποτελεί τον σπόρο του συστήματος. Η πρώτη γενιά δημιουργείται εφαρμόζοντας τους κανόνες ταυτόχρονα σε όλα τα κελιά του σπόρου. Η δημιουργία και ο θάνατος συμβαίνουν ταυτόχρονα. Κάθε γενιά είναι συνάρτηση μόνο της προηγούμενης γενιάς. Οι κανόνες εφαρμόζονται σε κάθε νέα γενιά δημιουργώντας τις επόμενες.

Προέλευση
Ο Κόνγουεϊ ενδιαφέρθηκε για ένα πρόβλημα που παρουσιάστηκε το 1940 από τον μαθηματικό Τζον φον Νόιμαν. Ο Τζον φον Νόιμαν επιχείρησε να ανακαλύψει μία υποθετική μηχανή που μπορούσε να αντιγράψει τον εαυτό της. Πέτυχε όταν ανακάλυψε ένα μαθηματικό μοντέλο με πολύ περίπλοκους κανόνες σε ορθογώνιο πίνακα. Το παιχνίδι της ζωής δημιουργήθηκε όταν ο Κόνγουεϊ προσπάθησε να απλοποιήσει τις ιδέες του Νόιμαν. Το παιχνίδι δημοσιοποιήθηκε για πρώτη φορά στο Scientific American το 1970 στην έκδοση Οκτωβρίου στη στήλη "Mathematical Games" του Μάρτιν Γκάρντνερ.

 

Gallery Thumb I

Παράδειγμα

Παράσταση της εξέλιξης των κελιών πηγή : wikipedia

πηγή: wikipedia

 

John H. Conway is known for his work on combinatory game theory, including his books «On Numbers and Games») and «Winning Ways For Your Mathematical Plays,» in collaboration with Elwyn R. Berlekamp and Richard K. Guy). John Horton Conway is also known for his example of a two-dimensional cellular automaton. Each cell can take on two states: alive or dead. With this cellular automaton, complex systems can easily be modelled and studied. The name comes from the fact that it first emulated a predator-prey system.
If a predator field is surrounded by four prey fields, a prey field is replaced with a predator field. If there is an empty field next to two adjacent prey fields, it also becomes a prey field. If a prey field is the neighbour of two prey fields, it becomes an empty field. Numerous variants of these basic rules are possible.

Πειραματισμός Ι (αρχικοποίηση με έργα τέχνης)

 

Το βασικότερο και δυσκολότερο κομμάτι στο παιχνίδι της ζωής του Κόνγουεϊ είναι η αρχικοποίηση του πίνακα. Αυτό θα το κάνουμε επιλέγοντας ένα έργο τέχνης, το οποίο με κατάλληλους μετασχηματισμούς θα μετατραπεί σε άσπρο / μαύρο χρώμα και τελικά στην "αρχική κατάσταση της ζωής" με τα μαύρα εικονοστοιχεία να αποτελούν τους ζωντανούς οργανισμούς. Στην συνέχεια απλά παρατηρούμε την εξέλιξη της ζωής μέσα στην κοινότητα του συγκεκριμένου έργου/κόσμου.

Πειραματισμός ΙΙ (δημιουργία τέχνης)

Στο παραπάνω παράδειγμα κρατάμε την "ηλικία" του κάθε οργανισμού, και ανάλογα με αυτήν σκιαγραφούμε διάφορα χρώματα που μεταλλάσσονται.

Gallery Thumb I

απόσπασμα

Στο επόμενο παράδειγμα θα αρχικοποιήσουμε με vincent vangogh starry night και θα τρέξουμε τη ζωή με κανόνα του Vichniac και δημιουργία - περιστροφή τετραγώνων στα ζωντανά άτομα ανάλογα με την ηλικία τους και το πλήθος των γειτόνων τους και μέγεθος ατόμου 1 εικονοστοιχείο.

...