生命游戲另一種計算機是一款非常獨特的游戲,這款游戲不需要玩家有太多的操作,玩家只用在網(wǎng)格上布好初始圖像,就可以觀察程序如何運行了。這款游戲可以讓你體驗到生命是如何從混沌中誕生的,只要有幾個簡單的基本原則和初始狀態(tài),系統(tǒng)就可以通過自我反饋在混沌之中萌生秩序。
生命游戲乍看有點兒像圍棋,它有一張很大的正方網(wǎng)格棋盤,但只有黑色的棋子。棋子放在格子里,代表著“生命”,沒有棋子的格子就是死亡。在每個回合結(jié)束之后,每個格子都根據(jù)周圍8個格子的狀態(tài)獲得或失去生命,而全部規(guī)則只有4條:
生命害怕孤獨,如果一個生命周圍的生命少于2個,它就在回合結(jié)束時死亡;
生命也討厭擁擠,如果一個生命周圍的生命超過3個,它也在回合結(jié)束時死亡;
生命會繁殖,如果一個死格子周圍有3個生命,它就在回合結(jié)束時獲得生命;
除此之外,如果一個生命周圍有2或者3個生命,它就在回合結(jié)束時保持原樣。
我們通常在計算機上模擬它,只需在網(wǎng)格上布好初始圖像,就可以觀察程序如何運行了,所以這是一種相當(dāng)獨特的無人游戲,它在大多數(shù)時間都不需要任何操作,只需要安靜地觀看而已——就像小時候坐在臺階上靜靜地觀察螞蟻。
在開始的時候,這有些莫名其妙,然而只需耐心地看下去,就會發(fā)現(xiàn)生命游戲并不簡單:
格子的生與死可以演化出非常復(fù)雜的有型結(jié)構(gòu),隨著回合推進展現(xiàn)出富有規(guī)律的運動趨勢。一個最著名的運動結(jié)構(gòu)被稱為“滑翔機”,它總是由五個棋子構(gòu)成,每四個回合就向著右下方平移一格。
比它更快的,是一種“輕型飛船”(Light-weight spaceship),它每四個回合能向右方平移兩格,這被證明是生命有游戲里最快的運動速度,可以理解為這個虛擬世界里的“光速”。
除了這樣簡單的平移運動,生命游戲里還有大量的繁殖結(jié)構(gòu),比如“高斯帕滑翔機槍”(Gospers glider gun),它是一個9橫36縱的圖案,每隔14個回合就向著右下方發(fā)射一架滑翔機,構(gòu)成了一個滑翔機隊列。
同時,滑翔機槍又能被更加巨大的“播種機”批量生產(chǎn)出來,進一步形成了一個頗具規(guī)模的三階繁殖結(jié)構(gòu)。
而另一個被成為“生命中的生命”的“OTCA metapixel”發(fā)現(xiàn)于2005年到2006年之間,在邊長2048個格子的正方形區(qū)域內(nèi)完全模擬了一個格子的生命活動,周期35328個回合,這使得生命游戲可以遞歸地創(chuàng)造出無窮巨大的結(jié)構(gòu),就像細胞組成組織,組織構(gòu)成器官,器官形成系統(tǒng),系統(tǒng)合成個體,個體組建社群,社群締造社會,社會構(gòu)建國家,無窮無盡。
到這里,我們會感到疑惑,是什么樣的人會耗費大量的精力研究和觀看這些圖案變化?
沒錯,又是數(shù)學(xué)家和計算機科學(xué)家們。
雖然叫做游戲,卻是一次貨真價實的探索性研究:早在上世紀(jì)40年代,計算機之父馮·諾依曼就在現(xiàn)代計算機的框架之外提出了一種“細胞自動機”,這種計算機沒有任何存儲器、運算器、控制器或者輸入輸出設(shè)備的區(qū)分,就是一些地位平等的格子,或者叫細胞——這在英文里是一個詞。
馮諾依曼提出的細胞自動機很像一維版的生命游戲:細胞只有一列,有黑有白,代表二進制的0和1,在具體規(guī)則的控制下,每個細胞都根據(jù)左右兩個細胞,在回合結(jié)束時改變自己的狀態(tài),若干回合之后再次讀取細胞,就是運算的結(jié)果——其中某些規(guī)則的細胞自動機很快就被證明是“通用計算機”,也就是說,任何可能用計算機解決的問題,都能用細胞自動機解決。
而康威的生命游戲就是細胞自動機在二維空間中的一個特例,其中,高斯帕滑翔機擁有重要意義,因為它能證明生命游戲也是一個通用計算機,發(fā)現(xiàn)者比爾·高斯帕還因此在1970年贏取了康威的50美元獎金。
在今天,幾乎所有的計算機都是馮·諾伊曼構(gòu)型,而細胞自動機構(gòu)型的計算機因為運算緩慢,只出現(xiàn)于少數(shù)實驗室中,但它們的意義同樣重大:細胞自動機的運算方式更加接近生命活動的真實情況,我們已經(jīng)在發(fā)育學(xué)的層面印證了生物圖案就是這種計算方式的結(jié)果,神經(jīng)活動在理論上同樣如此。在遙遠的未來,我們很可能在這些圍棋似的游戲之中發(fā)現(xiàn)人工智能的真正鑰匙。
中文名:Golly
包名:net.sf.golly
MD5值:eb7e19bc1ab26107f27234e24cb9fa42
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