书名：代码本色：用编程模拟自然系统
作者：Daniel Shiffman
译者：周晗彬
ISBN：978-7-115-36947-5
第7章目录

7.1　什么是细胞自动机

一、CA

• 术语细胞自动机的英文“cellular automata”是复数形式，
• 示例程序模拟的细胞自动机其英文“cellular automaton”是单数形式。
• 为了简化，我们用“CA”表示细胞自动机。

  前6章的对象（运动者、粒子、小车、Boid对象）只有一种“状态”，它们的运动方式可能很复杂，但在整个生存期中始终都保持一种形态。
  我们曾想让运动对象随时间的推移发生状态变化（例如，转向力的权重可以变化），但还没有完全将其付诸实践。
  在此背景下，细胞自动机跨出了巨大的一步：它能构建随时间推移发生状态转移的系统。

二、细胞自动机特性

  细胞自动机是由“细胞”对象组成的系统，它具有以下特性：

• 细胞存在于网格中（在本章里，我们将以示例形式学习一维和二维细胞自动机，但细胞自动机可以存在于任意数量的维度中）；
• 每个细胞都有一个状态，但可能出现的状态数量是有限的，最简单的情况就是1和0（可以称为“开”和“关”，或者“生”和“死”）；

• 每个细胞都有邻居，定义“邻居”的方式有多种，通常指邻近的细胞。

  
  

三、起源

• 细胞自动机的发明归功于斯塔尼斯拉夫·乌拉姆和约翰·冯·诺伊曼，20世纪40年代，他们都是洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究员。当时乌拉姆正在研究晶体的生长，而冯·诺伊曼正在设想一个能自我复制的机器人世界。
• CA的可视化程序看起来更像晶体生长的模拟，而不是机器人的自我复制。
• 对此，请你把机器人想象成网格中的图案（在一张方格纸中画一些方块），这些图案按照一定规则自我复制，这实质上就是CA的过程，它表现出了与生物繁殖和物种进化相似的行为。
• 在自我复制和CA方面，冯·诺依曼的工作在概念上类似于最著名的细胞自动机模型“生命游戏”，我们将在7.3节详细讨论这个模型。
• 在细胞自动机领域，最有意义（且篇幅最长）的科学研究是Stephen Wolfram于2002年发表的著作A New Kind of Science，共计1280页。你可以在网上免费获取这本书

（http://www.wolframscience.com/nksonline/toc.html）。

• 该书声明，CA并不是一种简单的游戏，它和生物学、化学、物理学以及各个科学分支都密切相关。
• 本章将带你简要了解Wolfram的理论（我们只关注代码实现），如果下面的示例程序激发了你的好奇心，你可以去读一读这本书。