生命遊戲-Game of Life

2021-02-20 算法人生

達爾文所提出的進化論儘管已經被現代主流科學所承認，但是它還是叫作進化論「假說」。之所以稱之為假說，是因為沒有足夠強的證據證明這是一個「理論」。儘管也有很多看起來比較自圓其說的論據（比如《物種起源》中提到的，比如各個教材引用的拉帕戈斯考察鳥喙的故事），以及各種化石的佐證，但是終究它不像相對論一樣可以用實驗或觀測來證明。

還是一點需要說明，這些論據的佐證只是生命演化的1到100，但是進化論無法解釋生命的起源，原始熱湯中究竟是發生了怎樣的神跡，才能從混沌中產生生命！

先看幾個生命的運動，感受一下生命的複雜有序！

看這個小別致長得挺東西啊！它就像一個精密的儀器一樣認真的工作著。

它其實是一個驅動蛋白，驅動蛋白是1985年從魷魚的軸質(axonplasm)中分離的一種發動機蛋白。用低角度旋轉投影電子顯示技術觀察結果顯示，驅動蛋白是一條長80nm的杆狀結構，頭部一端有兩個成球狀的馬達結構域，另一端是重鏈（(kinesin heavy chain，KHC）和輕鏈(kinesin light chain，KLC）組成的扇形尾端，中間是重鏈組成的杆狀區。球狀的頭部具有ATP結合部位和微管結合部位。

再看看我們熟悉的線粒體中ATP的產生過程.

哇，看起來就像一個工廠的車間一樣，幾個蛋白質配合的一絲不苟。

而這只是生命系統中最基本的單元而已，生命比這複雜的多！那麼，直擊靈魂的問題來了，這麼複雜而有秩序的系統真的能自發產生嗎？

1970年，劍橋大學約翰·何頓·康威(John Horton Conway)教授設計了一個叫做「生命遊戲」（Game of Life）的電腦程式，它能夠通過在非常簡單的幾條約束下，從簡單無序中產生複雜有序的圖案，並且有些看起來非常壯觀！

有人將Game of Life作為複雜有序的生命起源與混沌無序的熱湯中的一個佐證。

生命遊戲是一個二維網格遊戲，這個網格中每個方格居住著一個活著或死了的「細胞」。它只有四條簡單的規則：

當前細胞為存活狀態時，當周圍的鄰居細胞低於兩個(不包含兩個)存活時，該細胞因為無法忍受孤獨而變成死亡狀態(模擬生命數量稀少)。

當前細胞為存活狀態時，當周圍有兩個或3個存活細胞時，該細胞保持原樣。

當前細胞為存活狀態時，當周圍有3個以上的存活細胞時，該細胞因為爭奪資源變成死亡狀態(模擬生命數量過多)。

當前細胞為死亡狀態時，當周圍有3個存活細胞時，則迭代後該細胞變成存活狀態(模擬繁殖)；若原先為生，則保持不變。

關於生命遊戲，有兩個網站可以自己玩一下:

當然了，規則這麼簡單，你也可以自己寫代碼玩一下~

這麼簡單的規則，可以產生什麼有趣的現象嗎？這裡放一些維基百科上列舉的簡單的圖案

上面這些太小兒科了，如果僅僅這樣，我也沒必要在這介紹了，讓我們看一些更加好玩的圖案！

上面這個看起來十分有規律的圖案叫做「滑翔機」，如果在更大的尺度看上圖是這樣的。

我們再看一個更加精彩的，下面的圖就像一個生產某種的東西的車間流水線！或者理解為細胞中的某種生命活動，像不像上面提到的ATP生產過程？

下面這個就像一個靠著某種動力往前移動的戰艦！

甚至他們能形成神奇的自我嵌套系統！仔細看最後形成的圖案是不是就是一開始的形狀！

當然了還有不是位於一個歐幾裡得平面上的，下面這個圖是三葉形紐結上的生命遊戲。

然而這一切都沒有任何的外部幹擾，只是一群隨機布置的初始值，和四個簡單的約束條件。如果直接讓你看到後邊複雜的系統，你會相信這不是人為設計而是自發出現的嗎？雖然不可思議，然而這就是事實，複雜而穩定的系統真的就在一片混沌中自發的產生了。

道生一，一生二，二生三，三生萬物！

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