Prírodou inšpirované algoritmy

študijné materiály pre projekt mobilnej triedy umelej inteligencie

Späť ku kurzom triedy
Obsah
Oscilátor
Lode
Bafkače
Generátory
Rozbuška a knôt
Matuzalém
Požierač
Čiara
Stabilné
Odvodené štruktúry
Rajská záhrada
Odvodené štruktúry



Ostatné kapitoly
Výpočtové schopnosti celulárnych automatov
Celulárne automaty - úvod
Samoreprodukujúce sa celulárne automaty
Kryštálove výpocty
HAL
Boidi
Floyi
Aplikácie celulárnych automatov
CAPOW
LIFE - Hra života
Fredkinov biliardový automat


Tutoriály
 Celulárne automaty
 Morfogenéza
 Simulátory
 Evolučné algoritmy
 Chaos
 Roboty
 Rôzne


Rozbuška a knôt

Knôt je dlhý (teoreticky nekonečný) rad opakujúcich sa stabilných štruktúr alebo oscilátorov, ktorý sa postupne skracuje (horí). Knôt môže začať horieť sám od seba, alebo môže byť podpálený pomocou rozbušky. Knôt za sebou môže zanechávať odpad v podobe stabilných alebo oscilujúcich štruktúr. Každý knôt je pôvodne myslený ako nekonečná štruktúra, avšak v dole uvedených apletoch je jeho dĺžka konečná.

Rozbuška je štruktúra pomocou, ktorej knôt zapálime. Môže to byť napríklad klzák, ktorý narazí do knôtu a tým ho podpáli...

Periódu knôtu môžeme vyjadriť výrazom A/B. A je samotná perióda knôtu, a A/B je počet generácií potrebný na dosiahnutie zhodného obrazca (pootočenej alebo posunutej voči pôvodnej). Najzaujímavejšie sú knôty, u ktorých je B rovné 1, pretože takéto štruktúry sa najľahšie stabilizujú. Ak A=B, teda počet generácií potrebných na dosiahnutie zhodného obrazca je 1, potom takúto štruktúru nazývame barber pole (Pojem „barber pole“ pochádza z časov keď púšťanie žilou bolo jednou zo základných povinností holiča. V týchto časoch poskytovali holiči nie len svoje klasické služby, ako holenie a strihanie, ale aj takéto medicínske úkony. Dve špirálové stuhy namaľované okolo stĺpu, reprezentujú dve dlhé obväzy , jeden obmotaný okolo ruky pred krvácaním, a druhý použitý neskôr na obviazanie. Takýto stĺpik obmotaný bielym a čereným (skrvaveným) obväzom alebo látkou, bol potom vystavený ako ukážka schopností dotyčného holiča. Ale neskôr, vďaka konvencii, namiesto vystavenia originálneho stĺpa, bol namaľovaný iný ako jeho imitácia, a dostal trvalé miesto pred obchodom. To bol začiatok moderného „barber pole“ ). Ukážka barber pole :

Objekt, ktorý dokáže stabilizovať koniec knôtu nazývame bariéra (fencepost). Pre niektoré knôty nie je možné takúto štruktúru navrhnúť, tým pádom po dohorení knôtu dôjde akoby k explózii.

Zaujímavé štruktúry :

  • Wick (Wick.lif) – Najjednoduchší príklad knôtu. Knôt sa z oboch strán skracuje rýchlosťou svetla. Po dohorení je štruktúry prázdna.
  • Fusecap (Fusecap.lif) – Jednoduchý príklad knôtu, vychádzajúci z predošlej štruktúry (wick). Knôt sa skracuje rýchlosťou svetla. Štruktúra sa po dohorení ustáli na 1 stabilnej štruktúre.
  • Fuseburn (Fuseburn.lif) – Štruktúra sa postupne skracuje a po dohorení vznikne jedna stabilná štruktúra (úľ), a jeden klzák letiaci do nekonečna. Uvedeným spôsobom môže horenie na knôte urobiť "zatáčku", pričom za sebou zanechá stabilnú štruktúru typu úľ. Knôt horí rýchlosťou svetla.
  • Fuseturn (Fuseturn.lif) – Štruktúra podobná štruktúre fuseburn s tým rozdielom, že pri fuseturn je knôt rôzne pokrútený. Knôt horí rýchlosťou svetla. Po dohorení je štruktúra prázdna teda neobsahuje žiadnu bunku. Štruktúry fusecup, fuseburn a fuseturn ukazujú, ako môžeme kombinovať tvar knôtu, a tým riadiť jeho zatáčky a zakončenie.
  • Tndbird (Tndbird.lif) – Štruktúra pozostáva z jednej pohybujúcej sa štruktúry a zo šiestich oscilátorov s periódou 2, ktoré tvoria knôt. Po zapálení sa štruktúra pohybuje a pohlcuje oscilátory, tým vlastne skracuje knôt. Pričom pohltenie jedného oscilátora, a vlastne aj skrátenie knôtu o 1/6 trvá 19 generácií. Ak dodržíme spôsob a pravidelnosť rozmiestnenia oscilátorov môžeme knôt rôzne predlžovať a ohýbať. Keďže perióda knôtu je 2/2 ide o štruktúru typu barber pole.
  • Spark2pi (Spark2pi.lif) – Zaujímavá štruktúra, pozostávajúca z väčšieho množstva stabilných štruktúr a oscilátorov, ktoré tvoria knôt a jeho izoláciu. Štruktúra obsahuje aj klzák ktorý predstavuje iskru na zapálenie knôtu. Potom, čo sa klzák dotkne knôtu a zapáli ho, dôjde k jeho skracovaniu. Najprv sa skracuje vnútorná časť knôtu a potom jeho izolácia. Štruktúra sa ustáli na piatich oscilátoroch a ôsmich stabilných štruktúrach. Ak by sme knôt predĺžili o jeden opakujúci sa článok, horenie by sa predĺžilo o 78 generácií.
  • Fuse3c6 (Fuse3c6.lif) - Knôt je tvorený pravidelnou štruktúrou. Táto štruktúra z jedného konca horí rýchlosťou 3c/6, teda štruktúra sa skráti o 3 políčka za 6 generácií, avšak proces tohto skracovania nie je postupný, ale prebieha skokom. Po dohorení knôtu vzniknú dve jednoduché stabilné štruktúry. Predĺžením knôtu o jeden článok sa predĺži horenie o 6 generácií.

Hore
Kontakt: Marek Bundzel