康威生命游戏算法中的glider gun如何用python 语言实现?

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《康威生命游戏》不是一个典型的电脑游戏,它模拟细胞生存进化,在细胞的基础上,加入了数学的规则,存活、死亡、繁殖的集合,根据初始方案的不同,细胞会在整个游戏过程中形成各种图案。
游戏大小:15M生命围棋——古老围棋与生命游戏的结合 - 简书
生命围棋——古老围棋与生命游戏的结合
在狂拽酷炫的大神烧脑的阿法尔狗原理解析之后,我更多的从游戏设计和现象角度谈谈围棋和生命游戏以及生命围棋一些设计思路和开发体验。
“All of life is an act of letting go.”
-- Life of Pi
这是生命围棋的主题,出自李安的《life of Pi》,翻译过来:人生(或者生命)就是不断前进、放下的过程,与生命围棋意义十分搭配,我们古称围棋为“弈”,西方名称是“Go”。弈:古语就是指下围棋,也有博弈、对弈的意思,与英文名Go of Life形成对称,而Go有走,去,进行,达到等含义,很多游戏的开始按钮都是Go,每一次点击和移动的游戏操作动作我们也可以看成是“go”。比喻人生如棋,我们的每一次观察、言语、动作、行为和决策都可以看成是一次落子,an act of go。
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围棋起源于中国,文化博大精深,论语、左传、孟子都有关于围棋的记载,“琴棋书画”棋所指的就是围棋,存在了几千年,而千古无同局,生命力依然非常旺盛。我们可以几分钟了解明白围棋的规则,但也许要用一生来追寻围棋的技艺,古往今来也吸引了许多聪明人将智力和注意力投入其中,状态空间10^172远超过宇宙可观测的原子总数,可以说是最伟大的游戏。这次人机大战,再次掀起全民(主要是中日韩地区)对于围棋的热潮和关注,而围棋一直都是完全信息博弈游戏的巅峰,人工智能的圣杯。而阿尔法狗4:1战胜李世石颇具历史意义,让我们有了参照物,知道人类围棋在天地之间是什么位置。
围棋规则主要可以归纳为下面三条:
黑先白后交替落子于空白交叉点上,以所围地大小决定胜负,以黑贴白目平衡先手优势
与子相邻的空白交叉点为气,无气被提子,无气点禁入
打劫规则,避免陷入死循环Bug
围棋的复杂性
基于这简单规则,围棋涌现出近乎无穷的下法和策略,从围棋术语我们就可以窥见一斑:
基本术语:气、提、目、地、空、眼、劫
位置相关术语:天元、星位、小目、三三、目外、五五
与扩展空间相关术语:长、尖、立、关、跳、飞、象、拆
双方棋子接触时相关术语:冲、挡、接、断、跨、刺、挖、虎、碰、夹、托、压、爬、顶、扳、挂
这次人机大战直播中,我们听到职业九段说各种围棋术语,但这些围棋术语也都是人为定义的,而阿尔法狗走棋的时候就没有这些概念,它只有概率和输赢,所以我们在直播中听到许多职业棋手们解说也看不懂阿尔法狗棋路,阿尔法狗也常常下出我们认为不合常理的棋路,同时职业在形势判断上出入也都比较大,说明了我们之前积累的围棋理论,比如一些总结出来的定式,包括“势”的概念及判断,其实是有局限性的。
围棋的涌现性
两口真眼成活:围棋规则最基本的现象就是两口真眼可以成活
局部对杀与死活:局部精确计算对杀和死活题都是可以有精确解的,这也是围棋棋力基础
下一盘很大的棋子:吴清源当年开创了三三星天元的全新布局,震惊棋坛。现在常用来形容在政治、经济、商业上战略、布局、谈判的博弈过程。
一着不慎满盘皆输:围棋的形势瞬息万变,每一手发挥都要求发挥优秀稳健,一旦出现失误、漏着、勺子,就有可能输掉全局。当年李昌镐人称为石佛,就是每一手棋发挥都非常稳定,都在八九十分左右。
神之一手:围棋高手始终都在追求下出神之一手,也就是全盘效率最高的一手棋。
人机大战第四局,李世石在78手下出“神之一手”,展现人类的思维直觉、计算力和创造力,AlphaGo在此之后看似乱了阵脚,连续下出低级昏招,使得李世石拿下世纪大战中极具历史意义的一盘。
人机大战78神之一手
棋力的涌现
围棋如此复杂的下法和变化背后,可以用对弈记录和量化的棋力准确的衡量一个人的水平,现在已经是非常成熟的段位体系。
段位体系示意图
我们将上市公司估值作一个类比,一个上市公司也是非常复杂的组织,但通过发行股票后,在市场里可以量化得到公司估值。
goratings.org围棋世界排名
在这个排名背后我们看到AlphaGo现在一人之下万人之上,而当今围棋第一人就是天才少年——柯洁,他的职业是棋手,副业是段子手+网红,在AlphaGo击败李世石第一场后就放言:“就算阿法狗战胜了李世石,但它赢不了我!”。纵观五场直播过程,总体柯洁对于场上形势判断是最为敏锐和准确的。
柯洁大棋渣对围棋的理解
John Conway在1970年设计和发明的二维元胞自动机,元胞自动机最早要追溯到祖师爷冯诺依曼,想象一个二维平面网格,每个格子里能放下一个“细胞”,它有死和活两种状态;它的下一代是由它自身和它周围邻居8个细胞的死活状态决定。
演化规则如下:
“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
基于这三条规则我们可以在屏幕上观察到许多纷繁复杂、形态各异的图案。
常见的图案
更有滑翔机,滑翔机枪,滑翔机枪播种机这样神奇的产物。
Breeder.gif
我们可以用这些滑翔机模拟计算过程,在生命游戏的虚拟世界中构造一台通用计算机!康威和他的学生们也证明了在这个二维世界中存在并包含了通用图灵机(Universal Turing Machine),也就是说在生命游戏上是完全可能再虚拟嵌套一个生命游戏,下面这个图案是由Paul Rendell具体实现,分别在2000年和2010年用数以万计的细胞实现了图灵机和通用图灵机。
Turing Machine
Universal Turing Machine.png
康威他们还成功设计了一个自我复制结构,会通过产生自身的更多拷贝而在空平面上殖民,每个包含了一个通用图灵机。不过这么复杂的家伙要长多大?他们估计是在10^13像素这个数量级,大概要曼哈顿岛那么大一块地。
目睹这些震撼而复杂的动态后,康威放出豪言:“只要给我足够大的模拟空间,等待足够长的时间,生命游戏中可能演化出任意你能想到的复杂事物,包括可以自我繁殖的细胞,以及能够撰写Ph.D论文的智慧生命!”
Turing Machine Online
强烈推荐,可在上面看到非常许许多多震撼的Pattern,事实上基本导入了里的Pattern,还带有视角伸缩和演化速率调节功能。
我们可以在图灵机之中定向植入一枚“病毒”细胞,“一粒老鼠屎坏了一锅粥”——一个极其有序的图灵机迅速走向崩溃,直观地观察到这样设计出来的系统其实也非非常脆弱的。
我们可以得到这两个游戏世界的共性
都在一个二维的棋盘和格子世界上
规则极简,都是邻近作用
变化和行为都充满了复杂性和涌现性
围棋和生命游戏至今都吸引了许多人参与和沉浸其中,在游戏过程之中不断涌现出让人意想不到游戏可玩性和惊奇性,这两个游戏也揭示了沉浸和涌现的深刻联系。
因此我们考虑如何将二者结合,尝试开发出一种新的游戏,以下就是生命围棋的基本构思。
生命游戏与围棋在两个不同的层次上进行融合。具体地,在高层是围棋规则——宏观对弈;而在底层世界是按照生命游戏——微观演化。
两个层次的交互体现为:高层玩家的棋子实际上是一片固定尺寸的方格世界,按照多数原则分配黑色、白色方格。这些方格可以作为底层生命游戏的初始条件,并按照生命的规则进行演化。反过来,生命游戏的游戏结果会决定高层的围棋游戏行为。也就是说,在高层,玩家的地盘占领除了由围棋规则决定以外,还会受到底层生命游戏规则的影响。生命游戏使围棋子进行演化,并可能影响周围的棋盘世界。
高层每一个围棋棋子映射成底层MM生命游戏方格,每一次落子以一定的概率在MM格子内生成一定数量的活细胞,这个过程称作【细粒化】,反之方格转化为棋子过程称为【粗粒化】,因为底层生命游戏会生长、扩散、死亡,方格会一个格点可能同时包含两种以上的方格,以多数原则决定该棋子归属,类似于地方民主投票——少数服从多数。
细粒化与粗粒化
底层由于也会常常出现两种颜色以上,因此生命游戏规则需演变成竞争性的生命游戏:
死亡规则与原始的生命游戏一样。即如果一个黑色或红色细胞周围的黑或红色细胞总数少于2个或者多于3个,那么该细胞会死亡(变成白色)
由死细胞转为活细胞的时按照多数原则
如果中心是活细胞,周围有2或者3个活细胞也可用类似的多数原则,当出现偶数个相等,即2黑2红情况时,采用继承原则。
在开发过程中,生命围棋尝试了多人实时在线的游戏模式,简单来说有几个要点:
不同颜色表征不同的玩家,玩家可以异步连续落子,也就是无需等待按顺序下棋,但会受限于自由活细胞数量限制
每一次时钟滴答会生成一定的自由活细胞,每次生成自由活细胞与场上活细胞是幂律关系,活细胞越多生成速率越慢
通过原力指数表征玩家对生命围棋世界历史进程的影响力
但这次尝试,在刚上线前几天日均有破万的点击数,我们从中可以看到玩家们一统江湖,王朝更迭的现象,但持续的可玩性还远远不够,新鲜度过去之后,演变成偷菜拼时间的游戏,用户迅速流失。
我们知道围棋的关键参数是19x19路棋盘,361个交叉点,据说当年围棋也是从9路、13路、15路、17路一直到19路演变过来,到了19路就停止了,得到19路关键系数。
而生命围棋规则里领军3个细胞创生,2或3个细胞继续存活无疑是生命围棋的关键参数,将这个换成其他数字都没有生命游戏如此多变好玩。
生命围棋里也有两个关键参数:
空间尺度:一个大方格对应多少小方格M这是一个关键参数。当M较大的时候,底层的生命游戏规则将不会对围棋规则造成太实质的影响。当M较小的时候,整个游戏将变成生命游戏。
时间尺度:生命游戏演化速率T假如不考虑计算机的运算速度,玩家下一步的时间如果为u,那么这段时间内,生命游戏演化的步数T就是一个关键变量。因为,如果T过大,则生命游戏的时间尺度就会过大,如果T小,那么生命游戏规则将来不得体现,围棋的时间尺度就会更大。总之,连续地调节T将会带来完全不同效果的游戏。人脑的计算和反应能力,进行调节。通过调整这个两个参数我们有可能体验感受完全不同的游戏。
生命围棋里的神之一手:
让我们展开想象,如果将M调到10^13次方,自复制细胞的量级;如果将M调到10^80次方——宇宙原子总和的数量级,,时钟滴答T=10^-34方接近普朗克尺度,那么神之一手这一落子,有没有可能从中涌现出智慧生命来,只是需要宇宙级计算能力的支持。
万事万物都有边界。细胞有细胞膜?人与人之间不能靠得太近,特别是在不熟的时候。地球是球状的,有限无界。宇宙有边界吗?如果有,那么边界外面是什么?滑翔机飞到了棋盘边缘,怎么办?不能凭空消失。而围棋一旦边界相互连通,则所有的位置关系:天元、星位都不存在了,边角死活也将全部改写,“金角银边草肚皮”,所有的位置都是中腹,其实玩的已经不再是原来的围棋,影响了可玩性,但是值得探索。生命围棋的边界目前是环状的,即上下互通,左右互通,如果是莫比乌斯环会怎么样?边界其实深远的影响了局部与整体的关系,边界问题其实很深刻,通过边界可以探索空间的性质——自由度、连通性和相关性。
当然目前生命围棋的规则细节还没有确定和完善,还只是一个Demo,比如玩法和胜负条件都是开放的可变的,希望吸引更多同学,投入注意力,共同参与其中。
规则设计:新的边界形式?排兵布阵新的游戏玩法?扩散多数原则是否合理?胜负条件?关键参数?还没有完善,提高可玩性?……
功能实现:关键参数和尺度调节功能;提子判断、双人对弈等等功能还有Bug;存储和同步问题
性能:加载慢、不流畅,远远没有支持伸缩自如的尺度变换
用户体验提升
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如何向游戏引擎发展?
棋如人生,人生如戏
最后总结来一些比较水的思辨,围棋、生命游戏、生命围棋都是虚拟世界,棋和戏都是对我们的世界和人生的投影,而我们自身又是什么的投影呢?
我们的宇宙也许可以看成是一个规模超级巨大的元胞自动机,从游戏的视角来看我们的现实世界,我们自身也无时不刻不处在被基因、谜因、权力和经济规律所支配的游戏之中,通过能量、符号、语言、货币、情感等信息流,不断驱动着我们的进行计算和演化,最明显的现象和规律就是我们要吃喝拉撒睡,我们有马斯洛需求层次,我们个体要经历生老病死,组织有兴衰成败,而我们有没有可能从中脱离出来,迈向更高一个层次?就像当年单核细胞进化成多核细胞超级个体,单一个体又演化成群落,群落又诞生了人类的智能和文明,此刻我们已经正处在演化的轨道之上。
我们可能去尝试创造和实现一个更大的模仿游戏——Matrix?
附:出自xkcd的漫画
湮没在,没有维度的时空。在10个鸡蛋上坐了3星期后,终于成功孵化出第一颗鸡蛋。
但礼仪小姐、导购小姐依然是场内的一道风景线。
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  天然贝壳(左)与仿制贝壳(右)。图片来源:Meinhardt, H. (1995). The Algorithmic Beauty of Sea Shells. Springer Verlag. pp.179
  如果你的电脑里出现了能够自我复制的东西,你的第一反应是什么?病毒?其实,除了电脑病毒以外,还有一种东西也能够自我复制。这种数字生物生活在一个二维的方格世界里,这个世界叫做“生命游戏”。
  玩游戏的数学家
  普林斯顿的哥特式大楼外挂满了常春藤,这些庄严的建筑看起来和约翰&何顿&康威(John Horton Conway)这位老顽童不太相称。康威是个不修边幅的老头子,气度超凡绝尘,有点像《魔戒》中霍比特人比尔博&巴金斯和白巫师甘道夫的混合体。
  康威用他那口英式老牙啃着左手食指的指甲,额头上的青筋突出,棕色的眉毛因为思绪而紧缩着,他的头发看起来从前天起就没有打理过。他就坐在那儿,毫无愧疚地把大把的时间拿来“思考”。不过他却坚称,自己什么都没干,只是在玩游戏而已。
康威在玩生命游戏,摄于1974年。图片来源:THE SUN NEWS SYNDICATION
  79岁的康威目前是普林斯顿大学应用于计算数学的荣誉教授,他已入选英国皇家学会,海内皆恭维他是个天才。不过他的名声是在英国剑桥大学获得的。他说他这辈子哪怕连一天也没有工作过,一直都在玩游戏。你要是去数学系三楼的公共休息室,八成能看到他在那里闲逛。
  康威为数学经典做出的最大贡献是他设计的数不清的游戏。其中最著名的就是他在60年代末设计的“生命游戏”(Game of Life)。《科学美国人》(Scientific American)的专栏作家马丁&加德纳(Martin Gardner)管它叫“康威最著名的作品”。
  它可不是一款普通游戏,而是一种元胞自动机。
  元胞自动机是由一群细胞构成的小机器,它是根据一些简单规则和初始图形进行演化的动力系统。这些细胞在离散的时间中不断演化――每一代所有细胞都同时经历一次变化。最终这些细胞的集合看起来就像变形金刚一样在不断改变形态,甚至和显微镜下的蠕动的微生物有几分相似。
康威(左)和冯&诺依曼(右)
  元胞自动机的计算机框架大多是图灵在30年代奠定的,但是首要工作是约翰&冯&诺伊曼(John von Neumann)在40年代完成的。冯&诺伊曼设计元胞自动机的初衷就是为自然界的自我复制和生物发展提供一个简化理论。冯&诺伊曼最初设计的是一个离散的二维系统。他的元胞自动机也是首个可被称为通用计算机的离散并行计算模型。
  元胞自动机对于生物现象的最大影射在于,生命的起源更像是一种相变,而进化则像是秩序和混沌之间的挣扎。冯&诺伊曼的追随者们感到它对生命的解释有着非凡的意义。在这个大背景下,康威在1970年提出了元胞自动机的最佳样本――
  生命游戏 & 播种
  在严格意义上,生命游戏并不是一种游戏,因为在这个游戏里没有任何玩家。康威说它是一种“0玩家且永不结束”的游戏。
  纪录片《史蒂芬&霍金之大设计》(Stephen Hawking’s Grand Design)曾经这样介绍它:“像生命游戏这样规则简单的东西能够创造出高度复杂的特征,智慧甚至可能从中诞生。这个游戏需要数百万的格子,但是这并没什么奇怪的,我们的脑中就有数千亿的细胞。”
  和冯&诺伊曼采用的含有29个不同的状态的复杂的动力系统不同,康威设定的基因定律简单而优美。其基本思想是:
  棋盘代表了一个世界,这个世界的空间是无限的;
  每个格子里最多可以生长一个细胞(生命体);
  每个细胞与周边九宫格内8个细胞相邻,其中4个处在上下左右,另外4个处在对角的位置;
  这些初始生命体会一代代地生长、死亡和繁衍。
  康威在挑选这些基本规则的时候花了很大的力气,还进行了很长时间的实验。他的目的是让整个群体的行为变得无法预测。他规定细胞的生死或繁衍的规则如下:
  生:与2或3个细胞相邻的细胞将活到下一轮;
  死:与4个及以上细胞相邻,则因为过度拥挤而死;与1个或0个细胞相邻,则因为孤独而死;
  繁衍:一个空格若与3个细胞相邻,则在下一轮时,这个空格内将产生一个新细胞。
  在每一代中,生死、繁衍都是同时发生的。每一代的细胞构成了一个群体,或者说“生命历史”中的一小步。
  生命游戏 & 绽放
  如果你自己试几轮,你就会发现初始图案会不断的变化,这些变化常常是意想不到的。有时候,看似很复杂的初始图案在经历许多轮之后会全部消失,或者说灭绝(burn out)。
  有些初始图案最终会得到稳定不变的图形,康威把这些稳定图形叫做“静物”(still life)。常见的静物有:方块、小船、面包、蜂巢等(蜂巢是许多初始图案最终的样子)。
左起:方块、小船、面包、蜂巢。
  康威的最大发现是“滑翔机”(glider,康威认为滑翔机属于轻量级的“太空船”spaceship,太空船是会不断移动位置,但会周期性回到原来样子的图案)。在2轮后,它会移动位置并且沿着对角线翻转。几何学家把这种反转叫做“滑移反射”(glide reflection),这就是为什么它被叫做滑翔机的原因。再过2轮,滑翔机又会翻回来,并沿着对角线向下移动1格。
滑翔机、轻型太空船
  实际上,滑翔机和太空船是能够传输信息的。理论上,可以用滑翔机来运行所有现代计算机能够执行的逻辑运算。已经有人用生命游戏制造出了能够输出素数的特殊计算机。
  下面三幅图被称为“振荡器”(oscillator),因为它会在几个图案间不停轮换。康威把最简单的振荡器叫做“闪光灯”(blinker,下图左)。除了闪光灯,常见振荡器还有“信号灯”(traffic light,下图中,也是常见图案)和“脉冲星”(pulser,下图右)等。
闪光灯、信号灯、脉冲星
  有一种5个细胞组成的图案叫做“R pentomino”。康威在试验了460轮后它依然没有灭绝,而且还从第69轮吐出一些“滑翔机”。
  康威说:“它会留下许多奇奇怪怪的垃圾,它们四处游荡。不过它只有很少一部分活跃的区域,所以并不清楚它会不会一直如此无穷地持续下去。”实际上,后来人们发现 R pentomino 在第1103轮会最终稳定下来,此时它是由116个细胞组成的,它们组成了8个方块、6个滑翔机、4个蜂巢、4个闪光灯、1个小船、1个面包和1个大船(ship)。
  初始状态和1103轮后的 R pentomino(不包括6个飞走的滑翔机)。图片来源:
  康威曾推测,没有任何图案能够无止境地生长。他曾拿出50美金作为奖品,奖励第一个能够在那年证明这个命题或者将其证伪的人。
  这个奖在同年11月就被麻省理工学院的 Bill Gosper 摘取。Gosper 发现了“Gosper glider gun”,它在15轮产生第一个滑翔机,再过15轮又产生第二个滑翔机。这一模型是目前为止最小的 glider gun。
Gosper glider gun
  实际上,“枪”(gun,能够不断产生移动图案的初始图案),或者“喷气火车”(puffer train,会移动的图案,在身后会留下一缕“烟”)也是能无限生长的初始图案。
  后来,更多的枪、喷气火车和耙子(rake,能够移动并产生太空船)被发现。Gosper 还建造了第一个具有渐近最优二次增长速率的初始图案――“繁殖者”(breeder,也称“龙虾” lobster),它在行进的过程中会在身后留下一串“枪”。最后一种叫做“填充者”(Spacefiller),它会不断生长填充空间,这种图案是在1993年借助计算机发现的。
  繁殖者
  2010年,加拿大多伦多的程序员创造出了生命游戏中首个能够实现自我复制的图案――双生子(gemini)。(其实类似的能够自我复制的元胞自动机早已存在。比如,有一个著名的一维元胞自动机叫做“rule 90”,它可以在一定轮数后开始复制。)
“双生子”自我复制的方式。图片来源:NewScientist
  康威提出,图案移动到空白空间的速度是有限的。在方格世界中,速度的定义指的是,一个图案复制一次所移动的格子数除以轮数得出的值。
  康威把1轮1格(可直角,可斜角移动;也就是国际象棋中王的移动速度)的速度叫做“光速”。康威把这个速度叫做“光速”的原因是,在方格世界中任何图案都无法超过这个速度。比如,滑翔机每4轮就复制一次并沿着对角移动1格,因此它的速度就是1/4光速。
  康威证明,沿着对角线移动的最快速度是“光速”的四分之一,而太空船的最高速度是1/2光速,因为无法建造一个每一轮都能移动的太空船。不过在生命游戏中,可以通过介质获得光速,比如物体在穿越由蜂巢构成的特殊轨道时就能够以光速行进。有时候,物体看起来的移动速度超过了光速,不过这些都是视错觉。
  “星际之门”(star gate)中的太空船在6轮中似乎“飞跃”了11格。图片来源:
  生命游戏 & 硕果
  康威曾经说:“坐在电脑屏幕前观看这些图案的变化真是不可思议的事。”他一语成偈――生命游戏是世界上被玩得最多的电脑游戏之一。
  生命游戏的风靡正赶上新一代微型电脑的出现。当时有很多人让电脑在晚上空闲的时候运行生命游戏。美国军方的一份报告称,因为在工作时间偷偷观察生命游戏而造成的损失总计高达数百万美元。还有一份报告称,在70年代生命游戏风靡的时候,全世界大约有1/4的电脑都在运行这个游戏。从某种意义上讲,生命游戏甚至引领了后来计算机生成的分形的热潮。
  生命游戏中扭曲变形的图案的对于许多研究数学、物理和计算机科学的学生以及爱好者而言具有致命的吸引力,生命游戏的疯狂追随者把这个游戏当成了珍贵的消遣。从70年代起,生命游戏就吸引了一群狂热信徒,他们用生命游戏创造出了各式各样的模式,甚至有人在生命游戏中创造出了计算机系统的理论仿真模型。
  生命游戏直接推动复杂性科学将元胞自动机和个体为本模型(agent-based simulation)融合进来。类似生命游戏的二维元胞自动机能够展现于多物理、生物甚至人类的现象,比如完全气体的动态、风暴中鸟类的运动、战场上士兵的排兵布阵等等。
  在游戏玩家中,生命游戏也享有盛誉。因为生命游戏对于由个体组成的社会的兴衰变化有着恰当的比喻,这直接促成了一类被称为“模拟游戏”(simulation game)的新式玩法。
  而对另一些人来说,生命游戏还有着更不可思议的宗教、哲学含义:在没有设计者的情况下,“设计”和“组织”也会自发出现。
  后来人们了解到,生命游戏便是“涌现复杂性”(emergent complexity)或者说“自组织系统”(self-organizing system)的最简单版本。通过生命游戏,人们可以理解复杂的模式和行为是如何从几条简单的规则中“涌现”出来的。比如,它可以解释,玫瑰的花瓣或者斑马身上的条纹是如何从一些生长在一起的活细胞中演变出来的。它甚至能够帮助我们理解生命复杂性的来源。认知科学家、哲学家丹尼尔&丹尼特(Daniel C. Dennett)甚至提出,康威生命游戏说明,复杂的哲学建构,比如意识和自由意志可能就是由一些简单的物理定律触发的,而这一切本质上是决定论的。
  贝壳每次长一层细胞(类似于指甲),这个生长的过程就是一个一维元胞自动机。图片来源:Meinhardt, H. (1995). The Algorithmic Beauty of Sea Shells. Springer Verlag. pp.179
  不期之誉
  加德纳曾说,生命游戏让康威一夜成名。
  康威一直在纯数学领域进行研究。当康威的虚荣心作祟的时候,他就会打开一本新出版的数学书,然后在书的索引中查找自己的名字。然而他的名字常常作为生命游戏的作者而被引用,这让他很懊恼。因为,其实他对数学的贡献广泛而深远。
  他在1967年发现了一种新的群――康威群(Conway's constellation)――在数学对称性海洋中的三个散在群(sporadic group,不符合任何分类规则的群)。除了2个散在群以外,康威群几乎包含了当时已知的所有散在群。他的这项突破性研究让从事有限群以及数论的数学家都大受震动。
  他还对怪兽月光猜想(Monstrous Moonshine)中散在群中的最大一支――魔鬼群(Monster group)进行了深度研究。
  他认为自己对数学最大的贡献是发现了一类新型的数――超现实数(surreal numbers)。超现实数系统是一种连续统,其中含有实数以及无穷大和无穷小。超现实数可能能够解释宇宙的波澜壮阔和量子的秋毫之末。
  然而,他认为自己有如此多兴味恰恰说明自身是浅薄的。
  康威把自身放在数学这座古老大厦的何处呢?他有时把自己比作在时间的街道上,一支笙鼓齐鸣的行进乐队中的一员。
  除非有人刻意提起,他其实很少考虑自己在数学名人堂中的地位。世界最老的周日报刊《观察家报》(the Observer)将康威列入改变了世界的数学先贤祠中。对此,他颇为不屑:
  “他们这样想让我感觉不错。这意味着我可能是在世的最优秀的数学家之一。但这和最优秀的数学家是有差别的。我的名气可能来自于生命游戏。这让我不舒服,因为人们认为我是创造它的人。我可以保证我不是最优秀的数学家,因为至少这些优秀数学家榜单并没有把阿基米德和牛顿列进去。”
  康威认为自己的一生都是在游戏中度过的,而他钟爱的游戏也给了他最诚挚的回馈。对于游戏和消遣,他给后生们提出了这样一则忠告:
无患无疚,毋宁逍遥。
Thou shalt stop worrying and feeling guilty
Thou shalt do whatever thou pleasest
  烟花。图片来源:basilisk.fr
  参考资料:
  Gardner, M. &The Fantastic Combinations of John Conways New Solitaire Games.& Mathematical Games (1970).
  Berlekamp, Conway, and Guy: Winning Ways (for your Mathematical Plays), Volume 2, (c)1982. ISBN 0-12-.
  Gardner, Martin: Wheels, Life, and Other Mathematical Amusements, (c)1983. ISBN 0-.
  Dennett, D.C. (2003). Freedom Evolves. New York: Penguin Books. ISBN
  /wiki/Conway%27s_Game_of_Life
  en.wikipedia.org/wiki/Speed_of_light_(cellular_automaton)
  /2015/09/life-games-playful-genius-john-conway/
  www.martin-gardner.org/SciAm1.html
  en.wikipedia.org/wiki/Life-like_cellular_automaton
  en.wikipedia.org/wiki/Conway's_Game_of_Life
  /article/mg-first-replicating-creature-spawned-in-life-simulator/
  http://web.stanford.edu/~cdebs/GameOfLife/
  无特殊注明的图片均来源于http://web.stanford.edu/~cdebs/GameOfLife/,读者可移步该网站体验“生命游戏”。(建议 PC 端体验)
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