书名：复杂（第一推动丛书·综合系列） 作者：梅拉妮·米歇尔 译者：唐璐 出版社：湖南科学技术出版社 出版时间：2018-01-01 ISBN：9787535794369
第10章 元胞自动机、生命和宇宙
- 自然界中的计算
- 元胞自动机
- 生命游戏
- 四类元胞机
- 沃尔夫勒姆的“新科学”
下面先来看看元胞自动机能够产生的图形种类。
四、四类元胞机
- 20世纪80年代初，普林斯顿高等研究院的物理学家沃尔夫勒姆对元胞机着了迷。 他有名气，又有资金支持，可以想干什么就干什么，他决定研究元胞自动机动力学。
1、惯例（从最简单开始）初等元胞自动机
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根据理论物理学的惯例，沃尔夫勒姆从元胞自动机最简单的形式来研究其行为，他用的是一维两状态的元胞自动机，每个元胞仅与两个相邻元胞相连 [图10.5（a）]。
图10.5（a）一维元胞自动机，两端回绕形成一个环； （b）初等元胞自动机的一种规则（规则110），表示3个元胞的状态组合以及对应的中间元胞下一步的状态； （c）时空图，显示了元胞自动机的4步变化
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沃尔夫勒姆称之为“初等元胞自动机（elementary cellular automata）”。
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他认为，如果这种看上去极为简单的系统也理解不了，就更不可能理解更复杂的（例如，两维或多状态的）元胞自动机。
2、初等元胞自动机规则
- 图10.5描绘了一个初等元胞自动机的规则。
- 图10.5（a）是元胞格子——一排元胞，每个都与两侧相邻的元胞相连。这里仍然是用方格表示元胞——黑表示开，白表示关。两头的格子回绕连在一起，形成一个环。
- 图10.5（b）是元胞遵循的规则：3个相邻元胞总共有8种可能状态组合，对于每种状态组合都给出了中间元胞的更新状态。例如，当3个元胞都是关状态时，中间元胞下一步就是关状态。同样，当3个元胞的状态为关—关—开时，中间元胞下一步就会变成开状态。 这里规则指的是整个状态组合和更新状态的表，而不仅仅是表中的一行。
3、时空图
- 图10.5（c）展示了这个元胞自动机的时空图。 最顶上一行是一维元胞机的初始状态设置。 下面跟着的依次是每一步更新后的状态。 这种图被称为时空图，因为它表现了元胞自动机的立体构型随时间的变化。
4、规则总数
- 3个元胞有8种可能的状态组合[图10.5（b）]，而每种可能的状态组合又有两种可能的元胞更新状态，因此初等元胞自动机总共有256（
）种可能的规则。 20世纪80年代时，计算机的性能已经足以让沃尔夫勒姆对这些规则逐个进行研究，设定各种初始状态，然后观察它们的变化。
