John Conway’in Hayat Oyunu’nun Kalıcı Dersleri

Mart 1970’te Martin Gardner, Scientific American’daki Matematik Oyunları köşesi için fikirlerle dolu bir mektup açtı. O zamanlar Cambridge Üniversitesi’nde matematikçi olan John Horton Conway tarafından gönderilen mektup, 12 sayfadan oluşuyordu, yazılan av-gagalama stiliydi.

Sayfa 9 “Hayat oyunu” başlığıyla başladı. Bu zarif bir matematiksel hesaplama modelini tanımladı – bir saat bir saniyeden diğerine ilerlerken yinelemeden yinelemeye evrimleşen hücre gruplarıyla bir tür hücresel otomat, küçük bir makine.

Nisan ayında hayatını kaybeden, kariyerinin ikinci bölümünü Princeton’da geçiren Dr. Conway, Life’ı bazen “oyuncusuz, hiç bitmeyen bir oyun olarak adlandırdı. “Bay Gardner bunu” fantastik bir solitaire eğlencesi “olarak nitelendirdi. ”

Oyun basitti: Herhangi bir hücre konfigürasyonunu bir ızgaraya yerleştirin, ardından sistemin nasıl oynayacağını belirleyen üç kurala göre nelerin ortaya çıktığını izleyin.

Doğum kuralı: Tam olarak üç “canlı” komşusu (dolu hücreler) olan boş veya “ölü” bir hücre canlı hale gelir.

Ölüm kuralı: Sıfır veya bir komşusu olan canlı bir hücre izolasyondan ölür; Dört veya daha fazla komşusu olan canlı bir hücre aşırı kalabalıktan ölür.

Hayatta kalma kuralı: İki veya üç komşusu olan canlı bir hücre hayatta kalır.

Her yinelemeyle, bazı hücreler yaşar, bazıları ölür ve bir nesilden diğerine “Yaşam formları” gelişir.

Ortaya çıkan ilk yaratıklar arasında, ızgarada çapraz bir kıpırdama ile hareket eden ve bilgi aktarımı için kullanışlı olduğu kanıtlanan beş hücreli bir organizma olan planör vardı. Dr.Conway’in araştırma ekibinin bir üyesi olan Richard Guy tarafından Cambridge, İngiltere’de keşfedildi. Sabit bir planör akışı üreten planör silahı, kısa süre sonra Bill Gosper tarafından, ardından Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nde keşfedildi.

John Horton Conway, 1974’te “Yaşam” ı araştırıyor. Kredi. . . Kelvin Brodie / The Sun News Syndication

Bay Gardner, Life’ı dünyaya tanıttığında, “Yaşayan organizmalar toplumunun yükselişi, düşüşü ve değişimleri ile benzerliklerinden dolayı, ‘simülasyon oyunları’ olarak adlandırılan, büyüyen bir sınıfa aittir. yıllar önce Ekim 1970’teki köşesinde.

Hayat, Dr. Conway’in diğer birçok matematiksel başarısını hızla gölgede bıraktı ve Bay Gardner’a verdiği mektubu “ölümcül mektup olarak kabul etti. ”

Hayat Oyunu, karıncalardan trafiğe, bulutlardan galaksilere kadar her şeyi modelleyen simülasyonlarla karmaşık biliminin zengin alanında hücresel otomatların kullanımını motive etti. Daha önemlisi, oyun, Life’ı hacklemek için çok zaman harcayan, yani yeni Yaşam formlarını tespit etme umuduyla kalıplar inşa eden bir “Lifenthusias” kültünü cezbetti.

50. yıldönümünü kutlamak için ConwayLife. 2.000’den fazla makaleye sahip LifeWiki’ye ev sahipliği yapan com topluluğu, büyük, keşfedilebilir bir pul koleksiyonu modeli olan Exploratorium’u yarattı.

Dr. Conway, dört hücreli blok, altı hücreli arı kovanı veya sekiz hücreli gölet gibi, bir nesilden diğerine değişmeyen kalıpları hareketsiz yaşam olarak adlandırdı. Stabilize olması uzun süren kalıpları metuşelahlar olarak adlandırdı.

Hayat ağacı aynı zamanda flaşör gibi osilatörleri ve çeşitli boyutlarda uzay gemilerini de içerir (planör en küçüğüdür).

2018’de, Sir Robin adlı ilk temel şövalye gemisi olan özel bir tür uzay gemisinin çok ünlü bir keşfi vardı. Yüzlerce hücreden oluşan bu hücre, her altı kuşakta bir iki hücreyi ileri ve bir yana doğru hareket ettirir. Büyük Yaşam modellerinin uzak geleceğini keşfetmek için bir program olan Golly’nin geliştiricisi Tomas Rokicki’nin daha önceki kısmi bulgusuna dayanan İngiliz algoritmacı Adam P. Goucher tarafından keşfedildi.

Ve av partisi devam ediyor. Eylül ayında, Rusya’dan Pavel Grankovskiy, Speed ​​Demonoid uzay gemisini keşfetti. Aralık ayında, Alabama’dan John Winston Garth, Doo-dah uzay gemisini keşfetti. Her ikisi de, yeni Life keşifleri için iyi bir yıl olan yılın modeli için yarışıyor.

Sonuçta hayat, Dr. Conway’in beğenisine göre fazlasıyla popüler hale geldi. Konu ne zaman gündeme gelse, “Hayattan nefret ediyorum!” Diye bağırırdı. Ancak son yıllarında Hayatı yeniden sevmeyi öğrendi. Brooklyn merkezli matematikçi ve film yapımcısı Will Cavendish’in “Hayat Üzerine Düşünceler” adlı çalışma başlıklı bir belgeseli anlattı ve belirleyici Hayat Oyunu ile Özgür İrade Teoremi’ni keşfetti. .

Dr. Conway filmde “Hayattan nefret ediyorum” diyerek dolanıyordum. Ama sonra bir yerde bir konferans veriyordum ve ‘Hayatın Yaratıcısı John Conway’ olarak tanıtıldım. ‘Ve düşündüm ki,’ Ah, bu bilinmek için oldukça güzel bir yol. “Bundan sonra” Hayattan nefret ediyorum “demeyi bıraktım. ”

Son zamanlarda, Life’ın en sadık arkadaşlarından bazıları, yarım yüzyıldan fazla süren etkisi ve dersleri üzerine düşündüler.

Bill Gosper

– Matematikçi ve programcı, Stanford, Kaliforniya.

Hayat, dünyanın en sağlıklı bilgisayar oyunudur! Doğru, eskiden bazılarımız için tehlikeli bir şekilde bağımlılık yapıyordu, ancak şimdi teorik olarak mümkün olan silah ve osilatör periyotlarının neredeyse tamamı bulunacak kadar değil. Paraşütleri 90 derece yansıtan kararlı bir desen olan imrenilen Snark’ı bulmak 40 yıl sürdü.

Ancak hala açık sorular var: örneğin, hangi uzay gemisi vektör hızlarının mümkün olduğu veya kanat çarpışmalarında hangi yapıların mümkün olduğu. Şaşırtıcı bir yeni teorem, ne kadar büyük olursa olsun, herhangi bir inşaatın, belirli bir sabit sayıdaki planörden inşa edilen bir ters kubbe-atıcı ile gerçekleştirilebileceğini belirtir – bu sayı 32 idi, ancak Eylül itibariyle 17’ye düştü.

Bugünlerde bir amatör için süslü yazılım ve donanım olmadan haber değeri taşıyan bir model bulmak gittikçe zorlaştı. Belki de Hayat, yeni gelenleri farklı Lifelike kurallarının etkili bir şekilde tükenmez evrenine çekerek bir geçit ilacı olarak kalabilir.

Brian Eno

– Müzisyen, Londra

Life at the Exploratorium ile ilk olarak 1978’de San Francisco’da Life ile karşılaştım. Beni her zaman bağlayan şeye hemen takıldım – karmaşıklığın basitlikten ortaya çıkmasını izlemek.

Hayat çok öngörülebilir ve sıkıcı olmalı; Sonuçta, bir ızgaradaki bazı noktaların konumunu belirleyen yalnızca üç basit kural vardır. Siz bu kuralları değiştirip nelerin değiştiğini izlemeye başlayıncaya kadar kulağa pek ilginç gelmiyor.

Hayat size iki şey gösterir. Birincisi, başlangıç ​​koşullarına duyarlılıktır. Kurallardaki küçük bir değişiklik, çıktıda tamamen yok edilmeden (nokta yok) durağanlıktan (donmuş bir model) ortaya çıktıkça değişmeye devam eden modellere kadar büyük bir fark yaratabilir.

Hayatın bize gösterdiği ikinci şey, Darwin’in organik versiyon olan Life’a bakarken çarptığı bir şeydir. Karmaşıklık basitlikten doğar! Bu böyle bir vahiy; karmaşık olan her şeyin daha karmaşık bir şeyden ortaya çıkması gerektiği fikrine alışkınız. İnsan beyni uçak tasarlar, tam tersi değil. Hayat bize birkaç basit kuralın etkileşiminden kaynaklanan karmaşık sanal “organizmaları” gösteriyor – çok hoşça kalın “Akıllı Tasarım. ”

Melanie Mitchell

– Karmaşıklık profesörü, Santa Fe Enstitüsü

Conway’in Hayat Oyunu’nun Evrensel bir Bilgisayarı simüle etmek için yapılabileceğine dair kanıtı göz önüne alındığında – yani, geleneksel bir bilgisayarın yapabileceği herhangi bir hesaplamayı gerçekleştirmek için “programlanabilir” – son derece basit kurallar en karmaşık olanlara yol açabilir ve olası en öngörülemeyen davranış. Bu, Hayat Oyunu’nun prensipte bile asla tahmin edilemeyecek belirli özellikleri olduğu anlamına gelir!

Zamanın bu anında, doğasında var olan öngörülemezliğin – basit Hayat Oyunu’nda bile çok iyi anlatılan – hem gerçek dünyada hem de Hayat Oyunu’nda yaşamın bir özelliği olduğunu vurgulamak önemlidir. Sürekli yaşadığımız içsel öngörülemezlik ve belirsizliğe rağmen gelişmenin yollarını bulmalıyız. Matematikçi John Allen Paulos’un çok güzel bir şekilde söylediği gibi, “Tek kesinlik belirsizliktir ve güvensizlikle nasıl yaşanacağını bilmek tek güvenliktir. “Hayatın en önemli dersi bu sanırım.

Daniel Dennett

– Felsefe profesörü, Tufts Üniversitesi

Yaşam Oyununu, öğrencilerime determinizm fikirlerini, üst düzey kalıpları ve bilgiyi canlı kılmak için kullanıyorum. En büyük özelliklerinden biri, hiçbir şeyin gizli olmamasıdır; Life’da kara kutular yoktur, bu yüzden Life dünyasında elde edebileceğiniz her şeyin tamamen gizemli olmadığını ve küçük eşyalarla yapılan çok sayıda basit adımla açıklanabileceğini bilirsiniz. Psiyonik alan yok, morfik rezonans yok, canlı canlı yok, düalizm yok. Her şey burada. Ve yine de işleri yapan karmaşık uyarlanabilir uygun yapıları destekleyebildiği gerçeği de önemlidir.

Thomas Pynchon’un “Gravity’s Rainbow” adlı romanında, ” bir karakter şöyle der: “Ama daha büyük ve daha zararlı bir illüzyona bürünmüştün. Kontrol yanılsaması. A, B’yi yapabilirdi. Ama bu yanlıştı. Tamamen. Kimse yapamaz. Sadece şeyler olur. ”

Bu zorlayıcı ama yanlış ve Hayat bunu göstermenin harika bir yoludur.

Life’da, her şeyin yalnızca piksel düzeyinde gerçekleştiğini söyleyebiliriz; hiçbir şey hiçbir şeyi kontrol etmez, hiçbir şey hiçbir şey yapmaz. Ancak bu, kontrol diye eylem diye bir şeyin olmadığı anlamına gelmez; bu, bunların yalnızca meydana gelen şeylerden oluşan (tamamen sihir olmadan) üst düzey fenomenler olduğu anlamına gelir.

<hr />

Susan Stepney

– Bilgisayar bilimi profesörü, University of York, İngiltere

Yapay Yaşam topluluğunda, Hayat temel bir çalışma parçasıdır. Arka planda oturur ve insanların “silico” daki yaşam hakkında düşünme şeklini etkiler. ”

Hayat muhtemelen iki nedenden dolayı ilgisini koruyor. Birincisi, hücresel otomatların tüm alanı çok önemlidir, çünkü sayısal olarak çok farklı şeyleri modellemek için kullanılabilir – örneğin, akışkan dinamiğinden bağlı manyetik spinlere ve kimyasal reaksiyon-difüzyon sistemlerine kadar fiziksel sistemler.

Diğer neden ise, sadece havalı, güzel ve bakması harika. Hızlandırdığınızda akar, kaynar ve kabarcıklar; aslında canlı görünmeye geliyor.

Kare ızgara yerine Penrose döşeme ızgarasında Life’a bakan öğrencilerle bazı çalışmalar yaptım. Önemli olanın kurallar mı yoksa ızgara mı olduğunu bilmek istedim. Bazı ilginç salınımlı desenler ve yılan benzeri desenler bulduk. Temelde gösterdiğimiz şey, bu kurallarda bir şeyler olduğudur; kurallar ilginç dinamikler üretiyor. Penrose Life, farklı bir ortamda bile hala ilginç davranışlar üretir.

Stephen Wolfram

– Bilim İnsanı ve C.E.O., Wolfram Araştırma

Tüm bu Life hackinglerden ne öğrenilebileceğini onlarca yıldır merak ediyordum. Son zamanlarda burasının “meta-mühendislik” geliştirmeye çalışmak için harika bir yer olduğunu fark ettim – mühendisliğin ilerlemesini yöneten ve teknolojinin gelecekteki genel gidişatını tahmin etmemize yardımcı olan genel ilkeler olup olmadığını görmek için. Mikroişlemcilere veya uçaklara bakılabilir, ancak bunlar her türden fizik ve malzeme ayrıntılarını içerir. Life’da, sadece bit konfigürasyonlarına uygulanan 50 yıllık “mühendislik geliştirme” vardır. Kolektif insan yeniliğinin dinamiklerinin bildiğim en saf örneği bu.

Bert Chan

– Yapay yaşam araştırmacısı ve sürekli hücresel otomatın yaratıcısı “ Lenia, ”Hong Kong

Hayat Oyunu, Conway’in en gurur verici icadı olmasa da, kendisine göre, 90’larda benim gibi yeni başlayan programcılar üzerinde büyük bir etkisi oldu, onlara bir merak duygusu ve bazılarının kolay kodlu matematik modelleri karmaşık ve güzel sonuçlar üretebilir. Mandelbrot Set, Lorenz Attractor vb. İle birlikte gelecekteki yazılım mühendisleri ve bilgisayar korsanları için bir başlangıç ​​kiti gibidir.

Yaşam meraklıları, Yaşamın içindeki birçok harika modeli keşfettiler veya tasarladılar. En şaşırtıcı olanlardan bazıları dijital bir saat, Yaşamın İçinde Yaşamın bir simülasyonu ve kendini kopyalayıcılardır. Mühendislik o kadar ustaca ve hassastır ki, bir hücrenin belki de bir milyon hücre arasına yanlış yerleştirilmesi gibi tek bir hata, tüm makinenin başarısız olmasına neden olur. Öte yandan, Yaşamın sürekli bir uzantısı olan Lenia’yı araştırırken, modellerinin temelde Yaşamdakilerden farklı olduğunu buldum. Lenia desenleri bulanıktır, bu nedenle mühendislik için kolay değildir (bunun yerine çoğunlukla gelişmiştir), ancak yok edilmesi daha zordur. Aynı köke sahip olsalar da, Life ve Lenia neredeyse zıt bir yapıya sahiptir: organike karşı tasarlanmış, hassaslığa karşı uyumlu, kırılgan ve esnek.

Bunlar araştırmadaki ilginç bulgulardır, ancak günlük hayatımızı, şirketler ve hükümetleri, insanların binlerce yıldır inşa ettiği kültürel ve teknik altyapıları düşünürsek, bunlar Life’da tasarlanmış inanılmaz makinelerden farklı değildir. Normal zamanlarda, stabildirler ve bir bileşeni diğerinin üzerine inşa etmeye devam edebiliriz, ancak bu salgın veya yeni bir Soğuk Savaş gibi daha zor zamanlarda, daha dayanıklı ve hazırlıksız olana hazırlanabilecek bir şeye ihtiyacımız var. Bunun, doğal kabul ettiğimiz “yaşam kurallarımızda” değişikliklere ihtiyacı olacaktır.

Rudy Rucker

– Matematikçi ve “Ware Tetralogy” nin yazarı, Los Gatos, Calif.

Hayat başladığında, henüz matematiksel kaos kavramına sahip değildik. Bir Hayat Oyunu panosunun birbirini izleyen nesillerinin ortaya çıkışı tamamen belirleyicidir. Aynı kurulumla başlarsanız, her zaman aynı sonuçları alırsınız. Garip olan şey, belirli bir Yaşam oyununun başlama pozisyonunun sonuçları önceden belirlenmiş olsa da, bu sonuçları tahmin etmek için kolay bir kısayol olmamasıdır. Lanet şeyi tüm adımlarından geçirmen gerekiyor.

Kaos bununla ilgili. Hayat Oyunu veya bir çift sarkaç, bir mum alevi veya bir okyanus dalgası veya bir bitkinin büyümesi gibi garip bir dinamik sistem – kolayca tahmin edilemezler. Ama rastgele değiller. Yasalara uyarlar ve üretme eğiliminde oldukları belli türden kalıplar – kaotik çekiciler – vardır. Ancak yine, tahmin edilemez rastgele değildir. Tüm dünya görüşümü değiştiren önemli ve ince bir ayrım.

William Poundstone

– “The Recursive Universe: Cosmic Complexity and the Limits of Scientific Knowledge” kitabının yazarı, Los Angeles, CA.

Hayat Oyunu’nun titreşen, piroteknik takımyıldızları, sıfatın moda bir sözcük haline gelmesinden on yıllar önce tanıtılan, ortaya çıkan fenomenlerin klasik örnekleridir.

Elli yıl sonra, 2020’nin talihsizlikleri memlerin kaynağıdır. Bugün karşı karşıya olduğumuz en büyük zorluklar ortaya çıkıyor: türlerden türe sıçrayan virüsler; sıcaklıktaki küçük bir artışın bir sonucu olarak orman yangınlarının ve tropikal fırtınaların aniden başlaması; milyarlarca ücretsiz işlemin şaşırtıcı derecede zenginlik yoğunlaşmasına yol açtığı ekonomiler; her yıl tehlikelerle daha da dolu hale gelen bir internet. Hepsinin arkasında, hepsi hoş değil, sürprizlerle geleceği kesin olan, yapay zeka destekli bir geleceğe dair kolektif vizyonumuz var.

Conway’in seçtiği isim – Yaşam Oyunu – icadını bir metafor olarak çerçeveler. Ama o bile Yaşamın ne kadar alakalı olacağını ve 50 yıl içinde hepimizin ortaya çıkan bir ölüm kalım oyunu oynayacağımızı tahmin ettiğinden emin değilim.

[ Facebook’taki Science Times sayfası gibi. | Kaydolun Science Times haber bülteni.]