Albert Jiao｜文
一只喜欢科技领域各种八卦的松鼠
剥坚果：细胞自动机，Cellular Automata,简称 CA，是一种离散型的动力系统。每一个散布在规则网格中的细胞取其有限的离散状态，根据简单相同的作用规则而产生复杂的动态交互现象。 
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1~2、分别为“生命游戏”中各个分解的图表网格。 3、由美国的程序设计师 Bill Gosper 根据“生命游戏”进行设计的“滑行枪支”（Glider Gun），其原始状态。 提起俄罗斯方块、魔方、数独游戏，你一定不陌生，它们在短时间内风靡了全世界。看一下这几款游戏：俄罗斯方块不外乎是几种用手指都数得过来的方格形状，魔方不外乎是六种颜色的格子，数独到头来就是九个数字和几条规则。但这些基本元素可以组合成千变万化、无穷无尽的各种结果，每玩一次都会有新的发现，这也正是几款游戏让爱好者们乐此不疲的魅力所在。 其实，世间万物都可以被看成是简单和复杂的统一体：无论宇宙多么无边无垠，组成宇宙的还是无数个简单的粒子；无
论各种动植物多么千姿百态，都是由一个个简单的细胞组成。以此为灵感，计算机科学家提出了细胞自动机（Cellular Automata）的概念，希望通过模拟一个最简单的原子（细胞）或是一个小方块、一个小格子，即从最基本的元素入手，让
很多个基本元素共同自动模拟出最复杂的系统。 上世纪 70 年代，科学家们按照细胞自动机的概念编写了一款名为“Conway 生命游戏”（Conway`s Game of Life）的电脑游戏。游戏中有一个很大的方格网，每一个方格被视为一个细胞(或是一个生命)，并拥有“生”和“死”两种状态，其周围还有 8 个同样的格子作为邻居。开始时，依靠随机产生或者人为设定，一部分格子是活着的，一部分是死的。随后，一只大钟开始嘀嗒作响，每响一声，一部分生命就会由生变为死，同时一部分生命会“复活”。每次决定一个生命的“生”或“死”的依据很简单：它周围的 8 个邻居中有多少个是活着的。如果周围的邻居处于“活”的状态太少，这一个生命会像细胞一样，因为无法获得营养供应而死去；如果周围邻居太多，过于拥挤，这个格子同样要面临死去的命运。对于一个处于死的状态的格子，如果周围活的邻居足够多，那么这个死去的生命就可以复活。 电脑程序中可以调节的参数来决定邻居的多少。比如一个名为 Life 5747 的Conway 游戏，第一、第二个数字表示，如果某一时刻一个活着的格子周围活着的邻居数目小于 5 或者大于 7，这个格子的状态就会变成死；第三、第四个数字表示一个死的格子如果周围活着的邻居数在 4和 7 之间，它就会“死而复生”。 每一个格子所遵循的规则都是一样的，所以电脑只需对每一个格子都进行同样的操作。当设定格子“生”的时候呈黑色，“死”的时候变为背景的白色时，由众多小格组成的大网格就会出现不断变化的图案。让游戏编写者始料未及的是，仅通过设定开始的图案和调节四个不同的参数，并依靠几条简单的操作规则，生命游戏就可以产生各种各样惊人复杂、栩栩如生的图案，如鸟群、绽放的花朵、滑翔机、闪光灯、理发店招牌等一类有趣的动画效果，让人眼前一亮，印证了细胞自动机从简单到复杂的理念。 
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4 ~ 5 、乔纳森· 麦凯布（ J o n a t h a n Mccabe）利用“生命游戏”的原理，截取的彩色“生命活动”画面。Jonathan Mccabe｜图片提供 不过用 Conway 生命游戏显示图案还有不足，因为每一个格子只有“生”和“死”两种状态，似乎只可能有简单的黑白画面。可不可以来一段“彩电”呢？其实并不难，我们可以用多个格子表示一个像素的颜色，比如使用 4 个格子，就可以有 16 种颜色，如果使用的格子更多，最后产生的图片中所能表示的颜色也就更多，也就能获得更为丰富、逼真的色彩了。澳大利亚的数字艺术家乔纳森·麦凯布（Jonathan Mccabe）就是如此来创作他的作品，这位身为计算机工程师的艺术家在“生命游戏”的帮助下创作了几十幅色彩精美的图案。他让生命游戏的程序不断运行，然后观察电脑屏幕上不断变化的彩色画面，一旦发现一个充满美感的瞬间，他就让程序“停一下车”，把彩色画面截取下来，从而完成一幅作品。 Conway 生命游戏只是一种最简单的细胞自动机模型，事实上它并不止“生”和“死”两种状态，还有三种、四种、无限种状态的更复杂的游戏。这里展示的只是二维的生命游戏，它还可以是三维的。如果艺术家希望挖掘一下电脑的“艺术细胞”潜能，考虑让它们自动完成一些艺术、动画、音乐的创造，细胞自动机一定会成为一个好帮手。 |
