这个游戏没玩家 却在学术圈火了半个世纪

来源:中国青年网
2017-01-11 14:17:01
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有一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”。

这个游戏没玩家 却在学术圈火了半个世纪

  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。

这个游戏没玩家 却在学术圈火了半个世纪

  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

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。

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