autômatos celulares

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Oque é? Existência de liberdade Jogo da vida

John Von Neumann

• Sistemas auto-replicativos

• Robô capaz de se copiar

Oque é? Existência de liberdade Jogo da vida

Fonte: Wikimedia.

Oque é? Existência de liberdade Jogo da vida

Stanislaw Marcin Ulam

• Seus trabalhos serviram de inspiração para Neumann.

Oque é? Existência de liberdade Jogo da vida

Autômatos podem ser definidos como modelos

abstratos de um computador digital que possuem

um mecanismo de entrada para leitura de uma fita

composta por um alfabeto dividida em células onde

cada célula contém um símbolo pertencente ao

alfabeto (ACIOLY et. al. 2002).

DEFINIÇÃO NA ÍNTEGRA

Oque é? Existência de liberdade Jogo da vida

• Autômatos são fáceis de implementar.

• Permitem uma visualização dinâmica e possuem baixa dificuldade de entendimento.

• Utilizam de regras básicas e simples.

CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS

Oque é? Existência de liberdade Jogo da vida

• Autômato Celular a partir de Autômatos Finitos (peso da vizinhança).

• Autômato Celular Unidimensional (depende do estado dela própria e de suas vizinhas).

• Autômato Celular Bidimensional (oito elementos com célula de transição no centro).

TIPOS DE AUTÔMATOS

Oque é? Existência de liberdade Jogo da vida

Oque é? Existência de liberdade Jogo da vida

Christopher G. Langton disse em setembro de 1987, em Los Alamos na abertura da primeira conferência sobre vida artificial:

“A vida artificial é o estudo dos sistemas artificiais que exibem algumas das características comportamentais dos seres vivos naturais. O objetivo dessa busca é explicar a vida em todas as suas possíveis manisfestações, sem exclusão dos exemplos particulares que evoluíram sobre a Terra.”

Oque é? Existência de liberdade Jogo da vida

A vida biológica e artificial

Para algo ser considerado vida deve atender a certos requisitos como desenvolvimento, crescimento, movimento, reprodução, evolução, entre outros.

O ponto principal do algoritmo genético está

na evolução, com códigos que visam imitar

a teoria da evolução de Darwin.

Oque é? Existência de liberdade Jogo da vida

A vida nos dias atuais normalmente é complexa, porém de acordo com a teoria de Darwin, nossos organismos já foi mais simples o que a teoria não explica, é de onde veio a vida presente na terra. Então o que sobra é uma pergunta: como se iniciou a vida que conhecemos hoje?

Oque é? Existência de liberdade Jogo da vida

Jhon Conway mostrou que embora a vida seja desconcertante em sua complexibilidade, essa complexibilidade pode surgir a partir de regras simples, as provas vieram de um jogo, um jogo com três regras básicas de sobrevivência, morte e nascimento cujo os resultados eram tão imprevisíveis que que lhe deram o nome de “vida”.

Oque é? Existência de liberdade Jogo da vida

A ideia da vida tão complexa que vemos hoje ter surgido de regras tão simples, parece assustador, porém na década de 80 surgiu uma tendência científica que poderia de fato ser um exemplo do que acabamos de propor, essa tendência era conhecida como a matemática do caos.

Oque é? Existência de liberdade Jogo da vida

Para simplificarmos o exemplo, podemos dizer que das disciplinas responsáveis pelo surgimento da vida artificial, a Inteligência Artificial foi o “pai”, a Biologia a “mãe” e a Matemática do caos o “espírito”.

Oque é? Existência de liberdade Jogo da vida

Matemática do Caos

Cientistas notaram que a própria natureza seguia um comportamento padrão matemático, que enfim, foi chamado de Teoria do Caos. Uma das regras pode de certa forma representar o nosso exemplo:

Oque é? Existência de liberdade Jogo da vida

Complexidade surgindo de comportamentos simples

"O voo da borboleta no Japão, causa uma tempestade no Brasil.“

Sistemas complexos como clima ou dinâmica de populações, não possui regras complexas como base de seu comportamento. A realidade é que regras e comportamentos insignificantes é que formam as complexas estruturas populacionais.

Oque é? Existência de liberdade Jogo da vida

Na Vida Artificial, o comportamento de um sistema é estipulado a partir das características e comportamentos de cada indivíduo. Na maioria das vezes, o comportamento global se torna também auto organizado, já que pelo contrário o sistema se desintegraria.

Oque é? Existência de liberdade Jogo da vida

Onde a liberdade entra nessa história?

Com o raciocínio que tivemos até agora, me pergunto, não seria obvio que a liberdade existente em cada indivíduo do jogo da vida é meramente ilusória, porém podemos chegar à uma outra conclusão se analisarmos a comunidade como um todo. E se o jogo da vida emula a mesma, porque não levar esse exemplo a vida real, será que realmente somos livres como indivíduos?

Oque é? Existência de liberdade Jogo da vida

O Jogo da Vida

Oque é? Existência de liberdade Jogo da vida

• John Horton Conway - 1970

• Simula o processo de nascimento, sobrevivência e morte.

Oque é? Existência de liberdade Jogo da vida

1 - Uma célula viva com 2 ou três vizinhos vivos, permanece viva.

2 - Uma célula viva com apenas 1 ou 0 vizinhos vivos morre (solidão)

3 - Uma célula viva com 4 ou mais vizinhos morre (superpopulação)

4 - Uma célula morta com exatamente 3 vizinhos vivos, renasce.

Oque é? Existência de liberdade Jogo da vida

• A ideia básica é que um ser vivo necessita de outros seres vivos para sobreviver e procriar, mas um excesso de densidade populacional provoca a morte do ser vivo devido à escassez de comida

Oque é? Existência de liberdade Jogo da vida

• O jogo é baseado em um conjunto células com o mesmo formato.

• Cada célula possui 8 vizinhos, que são adjacentes, incluindo as diagonais.

Oque é? Existência de liberdade Jogo da vida

• Elas podem estar em dois estados vivas ou mortas. O estado do tabuleiro evolui e se modifica em pequenas passagens de tempo  

• Os estados de todas as células em um instante são considerados para calcular o estado de todas as células no instante seguinte.

Oque é? Existência de liberdade Jogo da vida

As regras que determinam os nascimentos, mortes e sobrevivências são chamadas de leis genéticas de Conway, que são:

• Sobrevivência: se uma célula tiver duas ou três células vizinhas então sobrevive.

Oque é? Existência de liberdade Jogo da vida

• Morte: se uma célula tiver quatro ou mais células vizinhas vivas, ela morre por causa da superpopulação; se tiver uma célula vizinha ou nenhuma, morre por solidão. (Em ambos os casos, a célula é retirada do tabuleiro.)

• Nascimento: uma célula vazia ou morta, que tenha exatamente três células vizinhas vivas se torna viva.

Oque é? Existência de liberdade Jogo da vida

O processo de recalcular toda a grade é chamado de geração. Após diversas gerações pode ocorrer

• Aniquilação total das células (pode ocorrer, por exemplo, quando o estado inicial consiste em células colocadas de forma muito dispersa).

Oque é? Existência de liberdade Jogo da vida

• População estaticamente estável.

• População dinamicamente estável.

• Oscilação entre populações diferentes (número de células e conformação física variável)