Conwayeva Igra života: pravila, uzorci i što isprobati

Četiri pravila koja stanu u jednu rečenicu stvaraju likove koji miruju, kucaju, hodaju po ploči pa čak i izrađuju druge likove. Ovdje ćete vidjeti kako se generacija izračunava ručno, koje je uzorke dobro poznavati i koje pokuse napraviti s alatom Igra života.

Ažurirano:

Što je stanični automat

Stanični automat je ploča s poljima, od kojih je svako u nekom stanju (ovdje: živo ili mrtvo), a mijenja se u koracima koji se zovu generacije. U svakom koraku sva se polja ažuriraju istovremeno primjenom istog pravila, koje gleda samo osam susjeda oko svakog polja.

U Igri života se ne pobjeđuje ni gubi: vi birate početni položaj, a pravila rade ostalo. Zanimljivo je da iz tako jednostavnih pravila nastaje vrlo složeno i nepredvidivo ponašanje, zbog čega se proučava u matematici, informatici pa čak i biologiji.

Pravila jednostavnim jezikom

Gleda se broj živih susjeda svakog polja (osam oko njega, uključujući dijagonale), a sljedeća se pravila primjenjuju istodobno na cijeloj ploči:

Skraćeni zapis ovih pravila je B3/S23: B (od birth, rođenje) 3 znači da stanica nastaje s 3 susjeda, a S (od survival, preživljavanje) 23 znači da preživljava s 2 ili s 3. Alternativna pravila u alatu koriste isti zapis, na primjer HighLife je B36/S23, a Sjemenke B2/S.

Jedna generacija izračunata ručno

Uzmite treptač: tri žive stanice u vodoravnom nizu. Srednja ima 2 živa susjeda pa preživljava. Krajnje imaju samo 1 susjeda pa umiru. Polja točno iznad i točno ispod sredine imaju 3 živa susjeda (sva tri iz niza) pa nastaju. Rezultat: okomiti niz od tri stanice.

U sljedećoj generaciji postupak se ponavlja i niz opet postaje vodoravan. Zato je treptač oscilator perioda 2. Isprobajte isto s blokom, kvadratom 2 × 2: svaka stanica ima 3 susjeda pa sve preživljavaju, a nijedno prazno polje nema 3 živa susjeda. Nikad se ne mijenja, zbog čega se zove mirni oblik.

Povijest: Conway, Gardner i časopis

Britanski matematičar John Conway smislio je igru 1970. Popularizirao ju je Martin Gardner u svojoj rubrici o matematičkim igrama u časopisu Scientific American, u listopadskom broju 1970., a od tada je nastala golema zajednica zaljubljenika koji traže i katalogiziraju uzorke.

S vremenom je dokazano da je igra Turing-potpuna: s odgovarajućim oblicima u načelu može izračunati sve što može i računalo. To je jedan od razloga zbog kojih je i dalje poznata: neograničena složenost iz minimalnih pravila.

Obitelji uzoraka i koje isprobati

Uzorci se razvrstavaju prema ponašanju. Svi su u izborniku «Uzorak» alata pod ovim nazivima:

ObiteljUzorakŠto radi
Mirni oblikBlok, KošnicaNikad se ne mijenja: 4 stanice blok, 6 košnica
OscilatorTreptač, Žaba, SvjetionikPeriod 2: počinje ispočetka svake 2 generacije
OscilatorPulsarPeriod 3, 48 stanica u početnoj fazi
OscilatorPentadekatlonPeriod 15
BrodJedrilica5 stanica; napreduje 1 polje dijagonalno svake 4 generacije
BrodLagani brodPrelazi ploču pravocrtno, period 4
TopGosperov top za jedriliceIspušta novu jedrilicu svakih 30 generacija
Početni kaosR-pentomino5 stanica kojima je potrebno 1.103 generacije da se stabiliziraju na beskonačnoj ravnini

Gosperov top pronašao je Bill Gosper 1970. i bio je prvi dokaz da populacija može rasti bez granice. Osim ovih, alat uključuje Žir i Die Hard, dva sitna uzorka kojima treba jako dugo da se odrede.

Kako koristiti alat Igra života

  1. Dodirnite ili povucite po ploči za crtanje živih stanica (ponovno dodirnite živo polje da ga uklonite) ili odaberite uzorak iz izbornika «Uzorak».
  2. Pritisnite «Pokreni». Tipkom «Jedna generacija» napredujete korak po korak da mirno pratite razvoj, a «Pauziraj» sve zaustavlja. Možete koristiti i tipkovnicu kad je ploča odabrana: razmaknica pokreće ili pauzira, N ide jedan korak naprijed, R popunjava nasumično, a C čisti.
  3. Podesite «Brzina», «Veličina ploče» i «Pravilo», a isprobajte i «Nasumično» (s «Gustoća nasumičnog popunjavanja») za početak s pločom punom stanica. «Očisti» ostavlja praznu ploču.
  4. Uključite «Oboji prema starosti stanice» da vidite koja su područja najdulje stabilna. Gore se prikazuju generacija i žive stanice, a alat javlja kad se ploča stabilizira, uđe u ciklus ili ostane bez života.

Sve se izračunava na vašem uređaju i ništa se ne šalje na poslužitelj. Alat u vašem pregledniku sprema postavke (veličinu, brzinu, pravilo), ali ne i crtež.

Pokusi koje možete napraviti

Ograničenja konačne ploče

Izvorna se igra odvija na beskonačnoj ravnini. Ploča alata ima fiksnu veličinu pa se ono što stigne do ruba ponaša drukčije: s povezanim rubovima ponovno ulazi s suprotne strane (ploča postaje nešto poput krafne), a bez povezivanja gasi se uza zid.

Zato veliki uzorci trebaju prostora (Gosperov top traži barem 48 × 48), a neki, poput R-pentomina, mogu završiti drukčije od onoga što se vidi na neograničenoj ravnini. Ako uzorak ne stane, alat traži veću ploču.

Često postavljana pitanja

Koja su pravila Conwayeve Igre života?

Živa stanica s 2 ili 3 živa susjeda ostaje živa; s manje od 2 umire od samoće, a s više od 3 od prenapučenosti. Mrtvo polje s točno 3 živa susjeda oživljava. Sažeto: B3/S23.

Što znači B3/S23?

B je rođenje (birth), a S preživljavanje (survival). B3 znači da stanica nastaje s 3 živa susjeda, a S23 da preživljava ona s 2 ili 3.

Što je jedrilica?

To je lik od pet stanica koji se pomiče dijagonalno, jedno polje svake 4 generacije. To je najpoznatiji uzorak igre.

Tko je izumio Igru života?

Britanski matematičar John Conway, 1970. Martin Gardner ju je te godine predstavio u časopisu Scientific American.

Zašto moj crtež nestaje ili miruje?

To je najčešće: mnogi mali likovi izumru ili se stabiliziraju u nekoliko generacija. Isprobajte drugu početnu točku, veću ploču ili «Nasumično».