生命游戏和细胞自动机的学习笔记

Last updated: 28 May, 2012

© 野比 2012 版权所有

（本文为个人学习笔记，知识浅薄，供大家乐乐）

欢迎对这方面感兴趣的爱好者一起研究。

寻求技术指导。

联系QQ 1429013154

我一直对人工智能很感兴趣，苦于数学基础太差，很多理论方面的东西理解起来十分吃力。最近又翻出以前的学习目标：人工生命衍化。名字挺悬乎，其实很多人都曾和它有过交集，就算没有用到它进化出的好物种——智能机器人，至少也应该听过甚至中过它进化的恶劣物种——蠕虫病毒。

说起人工生命和计算机，就要从计算机历史的最开始说起。因为计算机之父冯·诺依曼和他的小组成员勃克斯分别撰写过题为《自我繁衍的自动机理论》和《细胞自动机论文集》的文章，堪称人工生命最初的狂人。

背景故事就不说了，记在这里。

人工生命之父——Chris Langton

生命游戏百科

框架搭建

目前框架已搭建好。标准WinForm 2.0，C#编写。世界大小30x40。

我的架构和经典架构不同。下面把世界法则对比一下。

经典世界法则如下：

• 生命视野为1（8格）
• 生命承受力为3
• 生命在3时复活
• 生命在2时不变
• 其余情况死亡

如果一个细胞周围有2个细胞为生，则该细胞的生死状态保持不变

在其它情况下，该细胞为死（即该细胞若原先为生，则转为死，若原先为死，则保持不变）

我的世界法则如下：

• 生命只有上帝创建
• 生命视野为1（8格）
• 生命承受力3（否则死亡）
• 生命不可复活

由于经典法则中所有生命都有机会复活，所以在网上下载的经典实现和绝大部分爱好者实现里，世界都是被填满了生命的，通过颜色等「隐藏」死亡的生命，使之「看起来」消失了。我打算设计的是一个模仿真实的世界法则，所以世界里该空白的地方就不能有生命存在。

这是框架截图。

下一步的工作

• 自然随机数（natrual simulation）
• 研究并修改世界法则
• 增加食物概念，生命存活由健康度决定
• 邻居可以「杀死」受害者
• 每个生命增加动态属性列表
• 属性相近的生命有类似的行为
• 属性相近的生命会互相靠拢
• 修改框架，使法则脚本化

需要请教和研究的知识点

• 怎么实现记忆（先实现1bit）
• 怎么引入进化（最简单的神经网络学习）
• 怎么实现脚本机制（纠结C#还是Lua）
• 简单易行的插件机制（SD架构？MEF？）
• Rule Engine

网上的资源

一个用C#实现的标准规则生命游戏（ysg8422am@csdn）

Langton蚂蚁的一个粗略实现（vxbb@bccn）

进展情况

28 May, 2012

1.今天尝试将世界地图封装为控件，失败了。功能上实现了，但原来2~4%的CPU负荷直接飙升到了25~30%，开销相当大。具体原因似乎是嵌套调用和太多参数传递的问题。而且地图控件的架构设计也很浪费资源，为每个地图点缓存了一个Color。此问题留待以后解决。

2.在生物逻辑上加入了自然老化、休息和饥饿捕食的规则。使用了仿真自然随机数发生器来模拟一切和自然概率（不像System.Random那么突变）有关的现象，如攻击判定、进攻或逃跑等。

图中Legend如下

健康

亚健康

饥饿

Starving

濒死

迈向生命的第一缕曙光

在增加了健康因素，实验体会主动觅食，接近并攻击较弱的实验体。

在进化的过程中，出现了一些有意思的现象。

有的细胞在非常健康（HP>80+）的时候，也会追着弱小的实验体「咬」，杀死实验体后，HP增加不到5点，而代码中，标称值是在HP<70时才开始觅食，且会整个吃掉尸体。

有的实验体甚至有了那么一点点的「智力」（或者说仅仅是种本能），比如这个第6392代的家伙，它只要吃饱了，就会「绕场一周」，而且总是往墙上撞，企图逃跑。

随机数和记忆的加入，立刻让世界变得绚丽，变化多端。

（未完待续）