逝者 | 約翰·康威:生命遊戲發明者的生命遊戲

2021-02-15 財新文化

2020年4月11日,普林斯頓大學榮譽退休教授、計算機科學家和數學家約翰·霍頓·康威(John Horton Conway)因新冠病毒引起的併發症在新澤西普林斯頓去世,終年82歲。

  

康威一生在數學和計算機科學領域都有很多貢獻,不過他最為人所熟知的身份,是計算機算法中「生命遊戲」(Game of Life)的發明者。1970年,生命遊戲的基本規則刊登在《科學美國人》雜誌的專欄上,被電腦程式實現後,曾在20世紀70年代風靡一時。如今,它既是幾乎所有學習編程和算法的人都會做到的練習題,也是充滿哲理和智慧的發問——什麼樣的生存空間對我們來講是最合適的?生物個體之間的互動會如何影響到種群的分布和演化?

  

「生命遊戲」的概念並不複雜。它講的是在一個像圍棋盤那樣的二維空間中分布著一些生命體,每一個空格只能被一個生命體所佔據。如果一個生命體周圍沒有其他生命體或者只有一個生命體,那麼這個生命體會死掉;如果周圍有兩個,它能生存;如果有三個,它不僅能生存,還會在旁邊的空格處繁衍出一個;但是,如果周圍的生命體太多,有四個或者四個以上,它就會因為缺乏資源而死去。接下來的問題是,給定一個初始狀態,在這個空間裡,生命體會怎樣繁衍?哪些會死去,哪些空白的空間又會被佔據?

  

「生命遊戲」的算法很簡單,但它所提出的問題卻發人深思。生存空間太大或者太小對發展都是不利的。在一個極度地廣人稀的社會,人的機會其實很少。比如,在歐美一些地區,O2O的服務,甚至5G通信,都不可能發展起來,因為人口的密度太低。但是,如果人口密度太高,也會存在無限的風險,從這次全球公共衛生事件中就能看出來。不幸的是,康威自己成為了人口過分密集的犧牲者。我們今天無法得知,50年前,32歲的康威為什麼要提出「生命遊戲」的概念?但當時的他似乎已經意識到,人和人之間的距離和關係對我們來說是一件很重要的事情。

  

康威1937年12月26日出生於英國利物浦。他從小就致力於成為數學家,中學畢業後如願以償進入劍橋大學學習數學。在那裡,康威解決了達文波特提出的將數字寫成五次冪之和的問題,並因此對無限數列產生興趣。這讓他後來花了很多時間從事數論、組合數學和代數等領域的研究。康威自己最引以為豪的是提出了超實數(Surreal numbers)的理論,也就是在傳統的實數中添加無窮小量,將數的概念進行擴展。這成為博弈論和計算機科學的一個工具。此外,康威還在群論、拓撲學和理論物理等方面卓有建樹。他生前獲得過很多學術大獎,並且當選為英國皇家科學院院士。

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逝者 | 生命遊戲發明者的生命遊戲 


文 | 吳軍

(計算機科學家,《數學之美》作者)


刊於《財新周刊》2020年第15期


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