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兰顿蚂蚁

兰顿蚂蚁(英語:Langton's ant)是细胞自动机的例子。它由克里斯托夫·兰顿在1986年提出,它由黑白格子和一只“蚂蚁”构成[1],是一个二维图灵机。兰顿蚂蚁拥有非常简单的逻辑和复杂的表现。在2000年兰顿蚂蚁的图灵完备性被证明。兰顿蚂蚁的想法后来被推广,比如使用多种颜色。

11000步后的兰顿蚂蚁图像,红色像素是蚂蚁所在的位置。

规则 编辑

 

在平面上的正方形格被填上黑色或白色。在其中一格正方形有一只「蚂蚁」。它的头部朝向上下左右其中一方。

  • 若蚂蚁在白格,右转90度,将该格改为黑格,向前移一步;
  • 若蚂蚁在黑格,左转90度,将该格改为白格,向前移一步。

行为模式 编辑

若从全白的背景开始,在一开始的数百步,蚂蚁留下的路线会出现许多对称或重复的形状,然后会出现类似混沌的假随机,至约一万步后会出现以104步为周期无限重复的「高速公路」朝固定方向移动[2]。在目前试过的所有起始状态,蚂蚁的路线最终都会变成高速公路,但尚无法证明这是无论任何起始状态都会导致的必然结果[3]

推广 编辑

除了两种颜色分别让蚂蚁左转或右转,也可以定义更多种颜色进行循环。通用的表示方法是用L和R依序表示各颜色是左转还是右转,兰顿蚂蚁的规则即可表示为RL。有些规则会产生对称或重复的形状。另外除了用方格,也可以用其他如六角形的格子。

參考文獻 编辑

  1. ^ Langton, Chris G. Studying artificial life with cellular automata. Physica D: Nonlinear Phenomena. 1986, 22 (1-3): 120–149. doi:10.1016/0167-2789(86)90237-X. 
  2. ^ Pratchett, Terry. The Science Of Discworld. 1999. 
  3. ^ Bunimovich, Leonid A.; Troubetzkoy, Serge E. Recurrence properties of Lorentz lattice gas cellular automata. Journal of Statistical Physics. 1992, 67 (1-2): 289–302. doi:10.1007/BF01049035. 

外部链接 编辑

参见 编辑

兰顿蚂蚁, 本條目存在以下問題, 請協助改善本條目或在討論頁針對議題發表看法, 此條目可参照英語維基百科相應條目来扩充, 2022年8月3日, 若您熟悉来源语言和主题, 请协助参考外语维基百科扩充条目, 请勿直接提交机械翻译, 也不要翻译不可靠, 低品质内容, 依版权协议, 译文需在编辑摘要注明来源, 或于讨论页顶部标记, href, template, translated, page, html, title, template, translated, page, translated, page, 标签, . 本條目存在以下問題 請協助改善本條目或在討論頁針對議題發表看法 此條目可参照英語維基百科相應條目来扩充 2022年8月3日 若您熟悉来源语言和主题 请协助参考外语维基百科扩充条目 请勿直接提交机械翻译 也不要翻译不可靠 低品质内容 依版权协议 译文需在编辑摘要注明来源 或于讨论页顶部标记 a href Template Translated page html title Template Translated page Translated page a 标签 此條目需要补充更多来源 2022年8月3日 请协助補充多方面可靠来源以改善这篇条目 无法查证的内容可能會因為异议提出而被移除 致使用者 请搜索一下条目的标题 来源搜索 兰顿蚂蚁 网页 新闻 书籍 学术 图像 以检查网络上是否存在该主题的更多可靠来源 判定指引 兰顿蚂蚁 英語 Langton s ant 是细胞自动机的例子 它由克里斯托夫 兰顿在1986年提出 它由黑白格子和一只 蚂蚁 构成 1 是一个二维图灵机 兰顿蚂蚁拥有非常简单的逻辑和复杂的表现 在2000年兰顿蚂蚁的图灵完备性被证明 兰顿蚂蚁的想法后来被推广 比如使用多种颜色 11000步后的兰顿蚂蚁图像 红色像素是蚂蚁所在的位置 目录 1 规则 2 行为模式 3 推广 4 參考文獻 5 外部链接 6 参见规则 编辑 nbsp 在平面上的正方形格被填上黑色或白色 在其中一格正方形有一只 蚂蚁 它的头部朝向上下左右其中一方 若蚂蚁在白格 右转90度 将该格改为黑格 向前移一步 若蚂蚁在黑格 左转90度 将该格改为白格 向前移一步 行为模式 编辑若从全白的背景开始 在一开始的数百步 蚂蚁留下的路线会出现许多对称或重复的形状 然后会出现类似混沌的假随机 至约一万步后会出现以104步为周期无限重复的 高速公路 朝固定方向移动 2 在目前试过的所有起始状态 蚂蚁的路线最终都会变成高速公路 但尚无法证明这是无论任何起始状态都会导致的必然结果 3 推广 编辑除了两种颜色分别让蚂蚁左转或右转 也可以定义更多种颜色进行循环 通用的表示方法是用L和R依序表示各颜色是左转还是右转 兰顿蚂蚁的规则即可表示为RL 有些规则会产生对称或重复的形状 另外除了用方格 也可以用其他如六角形的格子 使用多种颜色的兰顿蚂蚁的示例 nbsp RLR 混沌的生长 没有证实会产生高速公路 nbsp LLRR 对称的生长 nbsp LRRRRRLLR 形成方块 nbsp LLRRRLRLRLLR 生成高速公路 nbsp RRLLLRLLLRRR 生成一个移动并生长的实心三角形 nbsp L2NNL1L2L1 六边形循环生长 nbsp L1L2NUL2L1R2 六边形螺旋生长 nbsp R1R2NUR2R1L2 动画 參考文獻 编辑 Langton Chris G Studying artificial life with cellular automata Physica D Nonlinear Phenomena 1986 22 1 3 120 149 doi 10 1016 0167 2789 86 90237 X Pratchett Terry The Science Of Discworld 1999 Bunimovich Leonid A Troubetzkoy Serge E Recurrence properties of Lorentz lattice gas cellular automata Journal of Statistical Physics 1992 67 1 2 289 302 doi 10 1007 BF01049035 外部链接 编辑维基共享资源中相关的多媒体资源 兰顿蚂蚁http www math sunysb edu scott ants 页面存档备份 存于互联网档案馆 https web archive org web 20080208220623 http www ing mat udec cl anahi langton general html参见 编辑生命游戏 取自 https zh wikipedia org w index php title 兰顿蚂蚁 amp oldid 76575368, 维基百科,wiki,书籍,书籍,图书馆,

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