Разъяснение шаблона правила 30 Стивена Вольфрама

Проблема

Я изучал методы, с помощью которых Wolfram's Mathematica генерирует случайные числа, и обнаружил, что он использует клеточные автоматы Правило 30. Основное объяснение этого выглядит следующим образом:

Эволюция элементарного клеточного автомата может быть полностью описана таблицей, определяющей состояние данной ячейки в следующем поколении на основе значения ячейки слева от нее, значения самой ячейки и значения ячейку справа.

Поскольку существует 2 x 2 x 2 = 2 ^ 3 = 8 возможных бинарных состояний для трех ячеек, соседних с данной ячейкой, всего существует 2 ^ 8 = 256 элементарных клеточных автоматов, каждый из которых может быть проиндексирован с помощью 8-битное двоичное число (Wolfram 1983, 2002). Например, ниже показана таблица эволюции правила 30 (в двоичном формате правило 30 записывается как 30 = 00011110). На этой диаграмме возможные значения трех соседних ячеек показаны в верхней строке каждой панели, а результирующее значение, которое центральная ячейка принимает в следующем поколении, показано ниже в центре.

Правило 30

Вопрос

Как приведенная выше диаграмма соотносится с отдельными паттернами в верхней части таблицы? Я знаю, что диаграмма состоит из них, но не понимаю, как она формируется последовательно. Я не вижу какой-либо отличительной черты строки/столбца, которая могла бы сказать мне, что эти слои были построены с использованием верхних строк в данной таблице. Короче говоря, я хочу увидеть в этом феномен тетриса.


person jmishra    schedule 21.09.2012    source источник


Ответы (2)


Узор формируется последовательно, ряд за рядом. Начнем с верхнего ряда: одна черная ячейка.

В следующей строке каждая ячейка просматривает три соседние ячейки в строке выше и сравнивает этот шаблон с правилом. Итак, левая ячейка видит --X, средняя ячейка видит -X-, а правая ячейка видит X--; согласно правилам, все три из них производят черные клетки (нижняя ячейка каждого правила).

В следующей строке средние пять ячеек видят --X, -XX, XXX, XX- и X--, поэтому они становятся XX--X после преобразования по правилу.

Обратите внимание, что любая ячейка, которая видит три белые ячейки над ней, также будет белой, поэтому нам не нужно беспокоиться о ячейках за пределами 45-градусной пирамиды. Также обратите внимание, что, поскольку --X -> X и X-- -> X, 45-градусная пирамида всегда имеет одну черную ячейку с каждой стороны в каждой строке.

person nneonneo    schedule 21.09.2012

Основная диаграмма не состоит из шаблонов в верхней части, она алгоритмически генерируется ими.

Основная диаграмма развивается по одной строке за раз. Начиная с одной черной клетки в центре строки 1.

Верхняя часть таблицы — это правила, используемые для создания каждой новой строки нижней части диаграммы.

Цвет (черный/белый) каждой ячейки в новой строке определяется тремя ячейками над новой ячейкой. Правила определяют цвет. Например, первое правило в вашем примере гласит, что если 3 ячейки выше все черные, то ячейка в новой строке будет белой.

Каждая диаграмма использует одни и те же 8 шаблонов для определения цвета ячеек следующей строки.

Результат этих 8 правил формирует двоичное слово, как показано на диаграмме, это Rule. В этом случае вывод равен 00011110, что равно 30 в двоичном формате. Отсюда и название Правило 30.

Основной интерес этих правил заключается в том, что из таких простых принципов можно генерировать очень сложные шаблоны, извините, здесь нет тетриса :)

person image_doctor    schedule 21.09.2012
comment
ха-ха, нет, я понял sorry no tetris here. Я имел в виду, как он будет продолжать строить такой шаблон (отдельные этапы) из отдельных правил, приведенных в таблице. +1 за ваше разъяснение тоже. - person jmishra; 22.09.2012