河南省老干部疗养院:细胞自动机有什么应用？

细胞自动机（cellular automata）为模拟包括自组织结构在内的复杂现象提供了一个强有力的方法。细胞自动机模型的基本思想是：自然界里许多复杂结构和过程，归根到底只是由大量基本组成单元的简单相互作用所引起。因此，利用各种细胞自动机有可能模拟任何复杂事物的演化过程。
【应用】
细胞自动机不仅可以在形式上作为并行计算机的理论模型来研究，而且还可以作为语言（被机器接受的输入字的集合）识别器。一个语言被某种识别器所识别是指：识别器不仅接受该语言中的字，而且拒绝不属于该语言中的字。在维数高于1时，语言识别有时被看作模式识别。对于迭合自动机，如果每一时间步只输入一个字母，当字全部输完之后，如果输入输出细胞进入一个特别设计的接受状态，就认为它接受了这个字。语言的所有的字都被接受时就称为迭合自动机语言。类似地，棋盘格自动机和一维细胞自动机也可以用作语言接受器。
用细胞自动机的并行计算方式可实现一些并行计算机和识别器的设计。细胞自动机对于集成电路的设计方法具有重要意义。大规模集成电路采用细胞阵列形式具有明显的优点。生物学推动了有关自动机的理论研究。反过来，有关自动机理论的发展为生物发育学提供了一种数学模型和方法。细胞自动机论的研究与形式语言的研究更是息息相关，各种细胞自动机的识别能力，以及它们所能识别的各种语言类与各类形式语言之间的关系都还处于探讨中。另外，各种类型细胞自动机的性质，以及它们彼此之间的关系也都是人们关心的课题。

解释生命现象。
生命从何处来？智能如何产生？人们为什么会创造有组织的同时又具有创新性的社会结构？答案是这些复杂的系统、复杂的结构来自于混沌的边缘。只有当生命所处的环境既不太“热”，即没有太大的动荡产生完全随机的混沌状态，同时又不能太“冷”，以至于所有活动都过于死板，这样才能孕育真正的生命。因此地球上的生命正是诞生于混沌的边缘这条狭窄的夹缝中。再考虑一个人的发展。如果一个人每天都在做同样的事情，从不尝试新鲜的生活，那么这个人所处的环境就过于死板最后将陷于一种机械循环的状态（第I、II类细胞自动机）。反过来，如果这个人过于涣散，总在尝试不同的新鲜事情，从来不会停下来静静的思考和沉淀，那么这个人就会过于灵活而也会一事无成。一个人只有处在“混沌边缘”的状态才能既产生学习、进化的动力，又会静下心来让所学的东西凝固成有价值的知识，从而创造辉煌的成果。再考虑一个国家，闭关锁国肯定不能发展，系统将会变成一潭死水，反过来过于开放则根本不会形成这个国家这个民族的凝聚力也就失去了它们的个性，所以社会也要不停地把自己推向混沌边缘的状态才能不断的发展下去。
系统为什么总要处于“混沌边缘”的状态呢？比如生命吧，静止于某种固定的状态不是挺好的么？为了适应多变的环境，生命必须不断的进化而变得复杂，而要想变得复杂就必须让自己处于混沌边缘的状态。按照达尔文进化论的观点，不适应环境的生命体就会被大自然淘汰了，并不是每个生命体都有意识的要让自己越来越复杂，而是因为过于简单的生命不能适应环境了，于是它们被淘汰掉了，所以剩下来的仅有那些相对复杂的生命体。科学家曾用一批细胞自动机当作生命体在一个虚拟的自然环境中不断的进化，结果发现，仅有那些不断的趋于混沌边缘的细胞自动机留下来，而其他的细胞自动机逐渐被淘汰出局了。
对于细胞自动机的分类以及混沌边缘的概念不仅仅适用于一维细胞自动机，对于二维甚至多维的细胞自动机仍然适用。显然我们熟悉的“生命游戏”也正是处于一种“混沌边缘”的状态。经计算，“生命游戏”对应的λ=0.25。

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