BULETINUL POMPIERILOR - IGSU

- folosirea unor condiţii de frontieră reflexive (marginile celulelor sunt oglindite, rezultând astfelcondiţii simetrice de frontieră).Modelul Stanislas UlamIstoria automatelor celulare îşi are începutul în anii 1940. În acea perioadă matematicianul Stanislas Ulamstudia evoluţia construcţiei graficelor, care erau generate de reguli simple. La baza acesteia era un spaţiubidimensional, împărţit în mai multe ”celule”. Fiecare din aceste celule putea avea două stări: PORNIT sauOPRIT. Pornind de la un anumit model dat, următorul pas în evoluţie era determinat în conformitate cu reguliledate de vecini. De exemplu, dacă o celulă era în contact cu două celule în starea PORNIT, atunci şi ea trecea înstarea PORNIT, altfel trecea în starea OPRIT. Ulam care s-a numărat printre cei care au utilizat primelecalculatoare, a observat imediat că acest mecanism permitea generarea unor figuri complexe, şi ca acestea înunele cazuri aveau capacitatea de a se autoreproduce. Cu ajutorul unor reguli simple se puteau construi modeleextrem de complexe.Modelul von NeumannÎn paralel, bazându-se pe lucrările lui A. Turing, John von Neumann, care era şi el interesat de teoriaautoreproducerii automate, lucra la o maşină autoreproductivă, numită "kinematon". Maşina se aştepta să fiecapabilă să reproducă orice mecanism descris în programele pe care le folosea, inclusiv pe ea însăşi. Aceasta acauzat o problemă de recursivitate, deoarece era necesară o descriere completă a maşinii, care însă nu putea ficompletă dacă nu conţinea şi o descriere a descrierii. Pentru a fi rezolvată dilema a fost nevoie ca maşina să fiecapabilă să interpreteze propria descriere ca pe un program ( set de instrucţiuni ) şi ca pe o componentă.Această descriere era utilizată pentru a construi noua maşină, în care era abia apoi copiată pentru a crea şipropria descriere. Mecanismul corespunde în prezent modului de interpretare al funcţionării ADN-ului,descoperit pe baza observaţiilor lui von Neumann. Cercetările realizate l-au condus pe von Neumann laurmătoarele concluzii legate de caracteristicile care ar trebui să fie prezente în cadrul unei maşiniautoreproducătoare-universalitatea computaţională, care reprezintă capacitatea de a opera ca o maşină universală Turing şi dea executa orice sarcină computaţională;-universalitate structurală care corespunde capacităţii de a construi orice fel de configuraţie în cadrulspaţiului celular conform cu o descriere dată, presupunându-se că auto-reproducerea este un caz particular alconstrucţiei universale.Pentru a implementa aceste proprietăţi în cadrul unui automat celular, von Neumann a încercatproiectarea unui constructor universal, un automat capabil să realizeze orice configuraţie a cărei descriere puteafi stocată în datele de intrare. Acest constructor universal este capabil, datorită propriei alcătuiri, să realizeze ocopie fidelă a sa, deci să realizeze în final autoreproducerea. Automatul conceput de von Neumann utilizează200.000 spaţii celulare, fiecare având câte 29 de stări şi o structură de 5 vecinătăţi (celula în sine plus cei patruvecini cardinali).Una din cele mai cunoscute dintre maşinile realizate, conform acestei teorii, este monolitul din seria"2001Space Odyssey". Ulterior, Ulam i-a sugerat lui von Neumann să folosească ceea ce el a numit ”spaţii celulare”pentru a-şi construi un sistem autoreproductiv. În acest fel putea renunţa la toate constrângerile generate defizică reală, pentru a lucra într-un univers simplificat care nu pierdea nimic din complexitatea celui real. Acestareprezentă de fapt o grilă bidimensională de elemente identice, iar fiecare element (celula) are o stare autonomăfinită, iar starea viitoare depinde atât de starea sa prezentă cât şi de a celor 4 celule vecine. În acest cadru delucru von Neumann a putut sa conceapă un automat autoreproductiv înzestrat cu proprietăţi computaţionale şistructurale universale. Pornind de aici el a proiectat spaţii celulare, care alcătuiau un univers replicator şirealizau o descriere proprie precum şi o maşină Turing, pentru supervizare.Din păcate automatul dezvoltat de von Neumann a atins o asemenea complexitate încât nu a admissimplificări ulterioare majore.Cercetătorul E. F. Cood, ca şi alţi câţiva au încercat să reducă din complexitatea maşinii realizate de vonNeumann, dar cu toate acestea automatul are încă un grad înalt de complexitate, prea mare pentru a putearealiza o simulare.În timp ce pentru anumite componente ale maşinii au fost realizate cu succes simulări, sarcina de a realizasimularea pentru întreg automatul rămâne deocamdată imposibilă, chiar şi la nivelul tehnologic de astăzi. Înschimb, automatul celular care a părăsit laboratoarele în 1970, sub numele de Game of Life, realizat de JohnHorton Conway a devenit cunoscut.172