🔬

cellular-automata

🔬 جرب الآن

ما هذا؟

🎯 نصائح المحاكي

📚 المصطلحات

Cellular Automaton
نموذج حسابي منفصل يتكون من شبكة منتظمة من الخلايا، كل منها في حالة من عدد محدود من الحالات، والتي تتطور من خلال خطوات زمنية منفصلة وفقًا لقواعد تعتمد على حالات الخلايا المجاورة.
Moore Neighborhood
الخلايا الثمانية المحيطة بخلية مركزية في شبكة ثنائية الأبعاد (بما في ذلك الأقطار)، سُميت على اسم إدوارد إف مور الذي أثبت نظرية جنة عدن في عام 1962.
Von Neumann Neighborhood
الخلايا الأربع المتجاورة بشكل متعامد (أعلى، أسفل، يسار، يمين) تحيط بخلية مركزية، سُميت على اسم التصميم الآلي الخلوي الأصلي لجون فون نيومان.
Game of Life
إنسان آلي خلوي ثنائي الأبعاد أنشأه جون كونواي في عام 1970 بقواعد بسيطة للولادة/البقاء/الموت يمكن أن تنتج سلوكًا ناشئًا معقدًا، وقد ثبت أنه كامل تورينج.
Glider
نمط صغير في لعبة الحياة لكونواي يترجم نفسه عبر الشبكة خلال دورة من 4 خطوات، وهو أحد أكثر الهياكل شهرة في الأتمتة الخلوية.
Elementary Cellular Automaton
CA أحادية البعد مع حالتين وقواعد الجار الأقرب، تم تصنيفها بشكل منهجي بواسطة ستيفن ولفرام إلى 256 قاعدة (من القاعدة 0 إلى القاعدة 255).
Rule 110
أثبت ماثيو كوك أن جهازًا آليًا خلويًا أوليًا مكتمل تورينج في عام 2004، مما يدل على أنه حتى أبسط CA يمكنه إجراء أي عملية حسابية.
Rule 30
المرجع المصدق الأولي الذي اكتشفه ولفرام يولد سلوكًا عشوائيًا على ما يبدو من خلية أولية واحدة، يُستخدم في مولد الأرقام العشوائية في Mathematica.
Wolfram Classes
تصنيف ستيفن ولفرام المكون من أربع فئات لسلوك الأوتوماتة الخلوية: الفئة 1 (الزي الرسمي)، الفئة 2 (دورية)، الفئة 3 (الفوضوية)، الفئة 4 (المعقدة/حافة الفوضى).
Garden of Eden
تكوين في الإنسان الآلي الخلوي لا يمكن أن يظهر إلا كحالة أولية ولا يمكن الوصول إليه من أي حالة أخرى، وقد أثبت وجوده مور (1962) ومايهيل (1963).
Self-Replication
إن قدرة النمط داخل CA على إنشاء نسخ من نفسه، هو الدافع الأصلي لعمل فون نيومان، المستوحى من تكاثر الخلايا البيولوجية.
Totalistic Rule
قاعدة CA حيث تعتمد الحالة التالية للخلية فقط على مجموع (أو متوسط) قيم الخلايا الموجودة في جوارها، مما يبسط مساحة القاعدة.
Langton's Ant
جهاز آلي خلوي بسيط ثنائي الأبعاد حيث تتحرك "النملة" على شبكة، وتقلب ألوان الخلايا، منتجة سلوكًا فوضويًا في البداية يشكل في النهاية نمطًا للطريق السريع.
Reversible CA
إنسان آلي خلوي حيث كل تكوين له سلف فريد، تمت دراسته بواسطة توماسو توفولي (1977) لنمذجة القوانين الفيزيائية التي تخضع لتناظر عكس الزمن.
Lattice Gas Automaton
نموذج قائم على CA لمحاكاة ديناميكيات الموائع، حيث تتحرك الجزيئات وتتصادم على شبكة شعرية، وكان رائدًا في الثمانينيات.
Wireworld
جهاز آلي خلوي صممه بريان سيلفرمان في عام 1987 لمحاكاة الدوائر المنطقية الإلكترونية، باستخدام أربع حالات لنموذج انتشار الإشارة.
Hashlife
خوارزمية اخترعها بيل جوسبر لحساب سريع للغاية لأنماط الحياة من خلال استغلال الطبيعة المتكررة لتطور CA من خلال الحفظ.
Spaceship
أي نمط في CA يترجم نفسه عبر الشبكة مع الحفاظ على هيكله، مما يعمم مفهوم الطائرات الشراعية.
Oscillator
نمط في CA يعود إلى حالته الأولية بعد عدد محدد من الخطوات الزمنية، ويتنقل بين مجموعة محدودة من التكوينات.
Still Life
نمط في CA يظل دون تغيير من جيل إلى جيل، ويمثل توازنًا مستقرًا.

🏆 شخصيات رئيسية

John von Neumann (1948-1952)

أنشأ أول إنسان آلي خلوي (29 ولاية) لنموذج التكاثر الذاتي، ووضع الأساس النظري للمجال بأكمله

Stanislaw Ulam (1951)

اقترح النهج المنفصل القائم على الخلية لفون نيومان، مما ألهم التحول من النماذج المستمرة إلى النماذج المنفصلة

John Conway (1970)

اخترع لعبة الحياة (1970)، أشهر جهاز خلوي آلي، أثبت أنه كمبيوتر عالمي قادر على إجراء أي عملية حسابية

Martin Gardner (1970)

شاع كتاب "لعبة الحياة" لكونواي من خلال عموده "الألعاب الرياضية" في مجلة ساينتفيك أمريكان، مما أثار اهتمامًا عالميًا

Stephen Wolfram (1983-2002)

تم تصنيف جميع قواعد CA الأولية البالغ عددها 256 بشكل منهجي إلى أربع فئات سلوكية، من تأليف "نوع جديد من العلوم" (2002)

Matthew Cook (2004)

القاعدة 110 المثبتة هي مكتملة حسب تورينج، مما يوضح الحساب الشامل في أبسط إطار CA ممكن

Tommaso Toffoli (1977)

رائد الأتومات الخلوية العكسية (1977) لنمذجة القوانين الفيزيائية، وشارك في تطوير آلة الأتوماتون الخلوي CAM-6

Edward Fredkin (1980s)

اقترح أن الكون نفسه قد يكون آليًا خلويًا (الفيزياء الرقمية)، وقدم قاعدة التكافؤ وأدار أبحاث CA في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا

Christopher Langton (1984)

أنشأ حلقة لانغتون (1984)، وهي عبارة عن CA بسيطة ذاتية التكاثر، وصاغ مصطلح "الحياة الاصطناعية" لوصف محاكاة الحياة المعتمدة على CA.

Arthur Burks (1966)

قام بتحرير ونشر كتاب فون نيومان "نظرية إعادة الإنتاج الذاتي" (1966) بعد وفاته، مع الحفاظ على العمل التأسيسي للأجيال القادمة

🎓 مصادر التعلم

💬 رسالة للمتعلمين

تعلمنا الآلات الخلوية واحدًا من أعمق الدروس في العلوم: القواعد البسيطة يمكن أن تخلق تعقيدًا لا نهائيًا. من حلم فون نيومان بآلات ذاتية الإنتاج إلى رؤية ولفرام لنوع جديد من العلوم، يُظهر CA أنك لا تحتاج إلى تعليمات معقدة لبناء عالم معقد. في كل مرة تشاهد فيها طائرة شراعية تبحر عبر شبكة لعبة الحياة، فإنك تشهد ظهورًا - وهو نفس المبدأ الذي يحول التفاعلات الكيميائية البسيطة إلى خلايا حية والوصلات العصبية البسيطة إلى وعي. ابدأ بأبسط القواعد، ولاحظ ما يحدث، واستعد للدهشة.

ابدأ الآن

مجاني، بدون تسجيل

ابدأ الآن →