Prírodou inšpirované algoritmyštudijné materiály pre projekt mobilnej triedy umelej inteligencie |
||
Podstata hry životaJohn Horton Conway - matematik na University of Cambridge - bol posadnutý myšlienkou zostavenia
neumannovského
Výsledná sada pravidiel poskytovala tiež prijateľnú biologickú interpretáciu, napr. uhynutie príliš osamotenej bunky, ale tiež bunky v prehustenej populácii. Navrhnutý CA bol nazvaný hrou života - LIFE a ta sa stala po zverejnení veľmi populárnou (článok v Time roku 1974 odhadol, že na hru LIFE bol "premrhaný" strojový čas v hodnote niekoľko miliónov dolárov). Východzie obrazce, tvorené populáciami buniek, smerovali obyčajne po niekoľkých generáciách k jednej z nasledujúcich situácií:
E. Existovali však výnimky, tzv. R-pentomino (štruktúra E na hore uvedenom obrázku) sa ustáli až v 1103-tej generácii - výsledná štruktúra pozostáva z 15 jednoduchých stabilných obrazcov, 4 cyklických štruktúr (C z horného obrázku) a 6 klzákov. V aplete pre R-pentomino 6 štvrorcov (block) po okrajoch apletu sú degenerované klzáky, ktoré majú pokračovať do nekonečna. Zaujímavý je proces narušenia pravidelnej štruktúry "nákazou". Podľa miesta "nákazy" si s ňou pôvodná štruktúra buď poradí (krížik v nasledovnom obrázku), alebo je ňou úplne deštruovaná (krúžok v nasledovnom obrázku). ![]() Keď chcel Conway dokázať, že jeho jednoduchý CA tvorí univerzum, do ktorého je možné vsadiť Turingov stroj, bolo potrebné preukázať možnosti zostrojenia počítača z jeho jednoduchých prvkov. Z tohto hľadiska bolo kľúčovou otázkou existencia obrazca, ktorý by sa premiestňoval (nosič informácie) a tiež existencie iného obrazca, ktorý by sa neustaľoval jedným z uvedených spôsobov, ale generoval by spomínané pohyblivé obrazce. William Gosper z MIT našiel tzv. klzákové delo, produkujúce v každej 30-tej generácii jeden klzák (na nasledovnom obrázku je v hornej časti klzákové delo, vpravo dole zasa cyklická štruktúra s periódou 15, pohlcujúca naviac prichádzajúce klzáky). Nato boli objavené ďalšie pohyblivé štruktúry, ale bolo tiež dokázané, že žiadna z nich - pokiaľ ju tvorí konečný počet buniek - nemôže presiahnuť rýchlosť svetla (posun o jedno políčko v ktoromkoľvek smere v jedinej generácii, klzák ma štvrtinu tejto rýchlosti, čo je maximum dosiahnuteľné v tomto smere). Ďalšími príkladmi posuvných štruktúr sú tzv. lode (tri z nich sú na nasledovnom obrázku), majú periódu 4 a posúvajú sa vpravo s polovičnou rýchlosťou svetla. Na nasledujúcej animácii je nekonečná štruktúra, tzv kombajn, ktorá má periódu 4 a posúva sa vpravo hore rýchlosťou svetla po nekonečnom rade buniek a necháva za sebou "snopy" - stabilné štvorice buniek. Hlavnú úlohu hrajú ale klzáky, vzhľadom k tomu, že sú najmenšie pohyblivé štruktúry, že celý rad štruktúr je schopný ich generovať, a že kombinácie klzákov sú schopné vyvolať rad zaujímavých procesov (napr. konfigurácia 13 klzákov vytvorí klzákové delo). V (Berlekamp et al., 1982). je uvedený dôkaz výpočtovej univerzality LIFE (schopnosti emulovať Turingov stroj), opierajúci sa práve o klzáky ako nositeľov elementárnej informácie. Celý počítač v LIFE nikdy nebol zostrojený, bola v ňom ale zostrojená fungujúca sčítačka.
Najväčším problémom ale bolo, že sa v LIFE nepodarilo nájsť konečnú samoreprodukujúcu sa štruktúru
(triviálnym prípadom je nekonečne dlhá zvislá alebo vodorovná čiara - tá postupne vytvára svoje kópie
navzájom vzdialené na štyri políčka; v generácii Systematický prehľad jednotlivých typov štruktúr je uvedený v samostatnej kapitole. V prípade záujmu je tu uvedená aj galéria štruktúr a popis súborov hry LIFE vo formáte *.lif. Taktiež je možné si pozrieť hru LIFE online pomocou nášho apletu. V prípade záujmu o iné aplety si pozrite podkapitolu Prehľad apletov na webe alebo si stiahnite niektoré programy modelujúce hru LIFE a podrobnejšie ju preskúmajte. |
||
Kontakt: Marek Bundzel |