细胞自动机

细胞自动机计算机科学数学中使用的一种模型。其理念是通过使用一些单元来模拟一个动态系统。每个单元有几种可能的状态之一。每个 "回合 "或迭代,当前单元的状态由两件事决定:它的当前状态和邻近单元的状态。

细胞自动机的一个非常有名的例子是康威的生命游戏。Stanislaw Ulam和John von Neumann在1940年代首次描述了细胞自动机。康威的生命游戏是在20世纪70年代首次展示的。

生物学

一些生物过程是通过细胞自动机发生的,或者可以通过细胞自动机进行模拟。

某些贝壳的图案是由天然细胞自动机产生的。例子可以在ConusCymbiola中看到。色素细胞沿着贝壳的唇部形成一条狭窄的带子。每个细胞根据其相邻的色素细胞的激活和抑制活动来分泌色素,遵守一个自然版本的数学规则。细胞带在壳上留下彩色图案,因为它生长缓慢。例如,广泛存在的物种Conus textile就带有类似于Wolfram规则30的细胞自动机的图案。

植物通过一个细胞自动机机制来调节其气体的摄入和流失。叶子上的每个气孔都充当一个细胞。

头足类动物皮肤上的移动波纹可以用一个两态的二维细胞自动机来模拟,每个状态对应一个扩张或缩回的色斑

人们发明了阈值自动机来模拟神经元,并且可以模拟复杂的行为,如识别和学习。

成纤维细胞类似于细胞自动机,因为每个成纤维细胞只与它的邻居互动。

Conus纺织品 在其外壳上显示了一个细胞自动机图案。Zoom
Conus纺织品 在其外壳上显示了一个细胞自动机图案。

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问题和答案

问:什么是细胞自动机?
答:细胞自动机是计算机科学和数学中使用的一种模型,它通过使用一些细胞来模拟一个动态系统。每个单元有几种可能的状态之一,每次迭代时,当前单元的状态由其当前状态和相邻单元的状态决定。

问:谁首先描述了细胞自动机?
答:Stanislaw Ulam和John von Neumann在1940年代首次描述了细胞自动机。

问:细胞自动机的一个例子是什么?
答:细胞自动机的一个例子是康威的生命游戏,它在20世纪70年代首次出现。

问:细胞自动机是如何工作的?
答:细胞自动机的工作原理是使用单元格对动态系统进行建模,每个单元格有几种可能的状态之一。每次迭代或 "轮回",当前单元的状态由其当前状态和相邻单元的状态决定。

问:康威的 "生命游戏 "是什么时候首次展示的?
答:Conway's Game Of Life最早是在20世纪70年代播放的。

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