# Cellular Automata

> 【EN】Cellular automata (henceforth: CA) are discrete , abstract computational systems that have proved useful both as general models of complexity and as more specific representations of non-linear dynamics in a variety of scientific fields. Firstly, CA are (typically) spatially and temporally discrete : they are composed of a finite or denumerable set of homogeneous, simple units, the atoms or cells . At each time unit, the cells instantiate one of a finite set of states. They evolve in parallel at discrete time steps, following state update functions or dynamical transition rules: the update of a cell state obtains by taking into account the states of cells in its local neighborhood (there are, therefore, no actions at a distance). Secondly, CA are abstract : they can be specified in purely mathematical terms and physical structures can implement them. … 【中】词条从一个极简的元胞自动机入手，概述其能力与简史，随后介绍基本概念与结果：基本定义、沃尔夫勒姆分类方案、二百五十六条规则的分类、混沌边缘，以及二维情形下的生命游戏。它展示简单的局部规则如何产生出人意料的全局复杂性。

- ID: m13170
- Category: culture
- Domain: 哲学

## Definition

元胞自动机是离散的、抽象的计算系统，既可作为复杂性的一般模型，也可作为各科学领域中非线性动力学的具体表征。它们在空间与时间上都是离散的：由有限或可数个同质而简单的单元即元胞构成，每一时刻每个元胞处于有限状态之一。 脚手架作用：- 局部规则建模：用局部规则加并行更新，自底向上模拟系统演化。 - 理解涌现：解释全局复杂性如何由局部耦合产生。 - 分类行为：把行为归入稳定、周期、随机、复杂四类。

## How it works

元胞自动机的关键在于简单规则加局部相互作用加并行更新：每个元胞的下一状态只由它自身与邻居的状态决定，全部元胞同时更新。这种设定可以产生稳定、周期、随机与复杂四类行为，说明全局复杂性不必来自复杂的个体，它可以由大量同质的简单单元通过局部耦合涌现出来。

## Practice

1) 明确要研究的系统，把它抽象为元胞阵列与有限状态集；2) 定义邻居结构与更新规则，规则要尽量简单；3) 从若干初始状态出发反复迭代，观察长期行为属于哪一类；4) 改变规则参数，考察系统是否处在混沌边缘，并比较不同规则下的涌现模式。

## Use

- 局部规则建模：用局部规则加并行更新，自底向上模拟系统演化。 - 理解涌现：解释全局复杂性如何由局部耦合产生。 - 分类行为：把行为归入稳定、周期、随机、复杂四类。

[Read the web page](https://thinkingmodels.site/en/entries/detail/m13170)