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问题

我正在研究 Wolfram's Mathematica 生成随机数的方法,发现它使用了元胞自动机 规则 30。它的基本解释如下:

一个基本元胞自动机的演化完全可以用一个表格来描述它的权利

由于与给定单元相邻的三个单元有 2 x 2 x 2 = 2^3 = 8 种可能的二进制状态,因此共有 2^8 = 256 个基本元胞自动机,每个都可以用 8-位二进制数(Wolfram 1983, 2002)。例如,给出规则 30 演变的表格(在二进制中,规则 30 写为30 = 00011110)如下所示。在该图中,三个相邻单元格的可能值显示在每个面板的顶行中,而中心单元格在下一代中的结果值显示在下面的中心。

第 30 条

问题

上图与表格上部的各个模式有何关系?我知道该图是由它们组成的,但对它是如何按顺序形成的感到困惑。我没有看到任何行/列区别特征可能会告诉我这些层是使用给定表中的上部行构建的。简而言之,我想看看这背后的俄罗斯方块之类的现象

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图案按顺序逐行形成。我们从第一行开始:一个黑色的单元格。

在下一行中,每个单元格查看上一行中的三个相邻单元格,并将该模式​​与规则进行比较。所以,左边的单元格看到--X,中间的单元格看到-X-,右边的单元格看到X--;根据规则,这三个都产生黑色单元格(每个规则的底部单元格)。

在下一行中,中间的五个单元格看到--X-XXXXXXX-X--,所以它们XX--X经过规则转换后变为。

请注意,任何在其上方看到三个白色单元格的单元格也将是白色的,因此我们不必担心 45 度金字塔之外的单元格。还要注意,因为--X -> XX-- -> X,所以 45 度金字塔在每一行的每一侧总是有一个黑色单元格。

于 2012-09-21T08:57:33.840 回答
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主图不是由上部的模式组成的,而是由它们通过算法生成的。

主图一次演变一排。从第 1 行中心的一个黑色单元格开始。

表的上半部分是用于生成图表下半部分的每一新行的规则。

新行上每个单元格的颜色(黑/白)由新单元格上方的 3 个单元格决定。规则决定颜色。例如,您示例中的第一条规则说,如果上面的 3 个单元格都是黑色的,那么新行中的单元格将是白色的。

每个图表都使用相同的 8 种模式来确定下一行单元格的颜色。

这 8 条规则的输出形成一个二进制字,如图所示,这是Rule. 在这种情况下,输出为 00011110,即二进制 30。因此命名为规则 30。

对这些规则的潜在兴趣在于,可以从这些简单的原则中生成高度复杂的模式,抱歉,这里没有俄罗斯方块 :)

于 2012-09-21T12:15:16.733 回答