El Juego de la vida de Conway: Simular propiedades de la vida por medio de un programa de cómputo

El Juego de la vida de Conway: Simular propiedades de la vida por medio de un programa de cómputo Mario Natiello Centre for Mathematical Sciences Lund

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El Juego de la vida de Conway: Simular propiedades de la vida por medio de un programa de cómputo Mario Natiello Centre for Mathematical Sciences Lund University Sweden

El Juego de la vida de Conway: Simular propiedades de la vida por medio de un programa de cómputo – p.1/16

Contenido Trataremos los siguientes puntos: •

El Juego de la vida (Game of Life)

El Juego de la vida de Conway: Simular propiedades de la vida por medio de un programa de cómputo – p.2/16

Contenido Trataremos los siguientes puntos: •

El Juego de la vida (Game of Life)



El ideal cibernético

El Juego de la vida de Conway: Simular propiedades de la vida por medio de un programa de cómputo – p.2/16

Contenido Trataremos los siguientes puntos: •

El Juego de la vida (Game of Life)



El ideal cibernético



Simulación: juego vs “vida real”

El Juego de la vida de Conway: Simular propiedades de la vida por medio de un programa de cómputo – p.2/16

Contenido Trataremos los siguientes puntos: •

El Juego de la vida (Game of Life)



El ideal cibernético



Simulación: juego vs “vida real”



Otras lecturas

El Juego de la vida de Conway: Simular propiedades de la vida por medio de un programa de cómputo – p.2/16

Contenido Trataremos los siguientes puntos: •

El Juego de la vida (Game of Life)



El ideal cibernético



Simulación: juego vs “vida real”



Otras lecturas



Temas de discusión

El Juego de la vida de Conway: Simular propiedades de la vida por medio de un programa de cómputo – p.2/16

Contenido Trataremos los siguientes puntos: •

El Juego de la vida (Game of Life)



El ideal cibernético



Simulación: juego vs “vida real”



Otras lecturas



Temas de discusión FIN

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Game of Life I Un reticulado bidimensional con celdas ocupadas y vacías que se actualiza según las siguientes reglas: •

Una celda vacía con exactamente tres celdas vecinas llenas, se vuelve llena.



Una celda llena con 0,1,4 o más celdas vecinas llenas, se vuelve vacía.



Una celda llena con 2 o 3 celdas vecinas llenas, queda llena.



Todo el reticulado se actualiza simultáneamente.

La pregunta interesante es cómo evoluciona la estructura de celdas llenas y vacías con cada actualización.

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Game of Life II Las reglas se inspiran en los siguientes principios: • La configuración inicial debe ser tal que no haya una demostración sencilla de que la cantidad de celdas llenas crecerá indefinidamente. • Debe haber configuraciones iniciales que parezcan crecer indefinidamente. • Debe haber configuraciones iniciales que luego de unas (pocas) actualizaciones terminan en una de las siguientes tres situaciones: • •

La configuración de celdas se extingue (todas quedan vacías).



La configuración de celdas llenas queda en un estado oscilatorio periódico que repite a la misma configuración luego de algunas actualizaciones.

La configuración de celdas llenas queda en un estado estable que no se modifica con sucesivas actualizaciones.

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Game of Life III Ver el siguiente link con ejemplos: http://www.bitstorm.org/gameoflife/ •

Exploder, fila de 10 celdas y 3 + 1: Periódicos.



Tres cuernos: no se modifica



4 + 1 pentominos: Oscilan o se extinguen.



Glider y Gospel glider gun: Crecen indefinidamente (generan nuevas celdas llenas todo el tiempo).



Estructuras de una fila. Probar con 6, 7, 8.



R-pentomino: Probarlo y describir su "vida". De vuelta a los contenidos

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El ideal cibernético Este “juego sin jugadores” se volvió popular hacia octubre de 1970 con su aparición en Scientific American. •

2001, A Space Odyssey de Stanley Kubrick se estrenó en 1968.



El proyecto Apollo llegaba a su punto cúlmine.



El genero de Ciencia Ficción llegaba a su cúlmine.



Autómatas celulares .



El juego de la vida como una máquina de Turing . De vuelta a los contenidos

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Autómatas celulares I Un reticulado infinito donde cada celda se puede encontrar en uno de entre un número finito de estados. •

Pasos de tiempo discretos.



La configuración inicial tiene todas las celdas "apagadas", excepto un número finito de ellas que se encuentra en algún otro estado.



La configuración en el paso de tiempo siguiente se calcula con alguna función de la configuración actual.

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Autómatas celulares II •

Se comparan con las metáforas sobre el funcionamiento de la vida.



Determinismo + incerteza.



Ulam y Von Neumann: Copiador y constructor universal.



Máquinas autoreplicantes.



Distintos niveles de autómatas celulares. Retorno

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Máquina de Turing Una máquina que puede simular la lógica de un ordenador. Una máquina de Turing universal es aquella que puede simular cualquier máquina de Turing. •

Caja negra.



Cinta codificada.



Lector.



Eventos: Mover la cinta, escribir en otra cinta.

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Game of Life como máquina de Turing El juego de la vida puede comportarse como una máquina de Turing universal. •

Los gliders pueden influirse mutuamente de tal manera que pueden efectuar cálculos: sumar, generar números primos, generar un juego de la vida que evoluciona más lentamente).



´ Numeros primos: Las "sondas espaciales" en la parte inferior de la configuración son "desintegradas" cada 120p + 100 actualizaciones, con p primo. http://www.ibiblio.org/lifepatterns/ Volver o continuar

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Simulación: ¿ juego o “vida real”? La simulación es un intento de imitar la realidad. •

Se elije un modelo que contiene ciertas propiedades "clave" de la realidad que se consideran decisivas.



Ejemplo característico: Simulador de vuelo.

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Simulación e Investigación •

La simulación como instrumento en la investigación: Ahorrar tiempo y dinero trabajando con una representación simplificada de la realidad (por ejemplo en un ordenador: simulaciones computacionales).



Ejemplo: Modelos de sanos/infectados (SI) para estudiar la dispersión de enfermedades contagiosas (dinámica de poblaciones estocástica).



Las simulaciones no son superiores a la interpretación de la realidad que constituye el modelo subyacente. De vuelta a los contenidos

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Otras lecturas I •

Scientific American: http://www.maths.lth.se/∼mario/Conway.htm



Varios links sobre el juego de la vida: http://wwwhomes.uni-bielefeld.de/achim/gol.html



Wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/John Horton Conway



Esta charla: http://www.maths.lth.se/∼mario/ (Hacer "click" en research y luego en talks.

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Otras lecturas II •

J. Glenn Brookshear, Theory of Computation, Formal Languages, Automata and Complexity, Benjamin/Cummings, 1989.



A. K. Dewdney, The Turing Omnibus, 61 Excursions in Computer Science, Computer Science Press, 1989.



Stephen R. Graubard (ed), El nuevo debate sobre la inteligencia artificial, sistemas simbólicos y redes neuronales, Gedisa Ed., Barcelona 1988. De vuelta a los contenidos

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Temas de discusión I Discusión delante del ordenador: •

Iniciar alguna versión del Game of life y experimentar con configuraciones iniciales de una y dos filas y distinta longitud (no demasiado grandes, preferiblemente). ¿ Cómo evolucionan las configuraciones?



Encontrar en un motor de búsqueda otros juegos sin jugadores. Comparar con el Game of life.

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Temas de discusión II Discusión sin ordenador: •

¿ Qué limitaciones tiene la metáfora del "cerebro como un ordenador"? ¿ Hay propiedades evidentes del cerebro que no se pueden conciliar con el modelo "ordenador"?



La modelación y la simulación en las ciencias naturales se basan en la reproducibilidad de los resultados experimentales. ¿ Cómo se diferencia esta práctica con la simulación en otras ciencias donde p. ej. la reproducibilidad es impensable? FIN

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