释放比特自由——Wolfram的“一种新科学”介绍 - 版本历史

2023年1月13日 (五) 14:22 Yanghua

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2020年4月15日 (三) 10:50 厚朴

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厚朴：创建页面，内容为“{{#seo: |keywords=NKS,一种新科学,Wolfram |description=NKS,一种新科学,Wolfram }} * 作者：Jake * 日期：2007.7.26 * 原文：http://www.swarmagen…”

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创建页面，内容为“{{#seo: |keywords=NKS,一种新科学,Wolfram |description=NKS,一种新科学,Wolfram }} * 作者：Jake * 日期：2007.7.26 * 原文：http://www.swarmagen…”

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 上面讨论的计算系统都是对一些抽象元素的操作，然而传统数学中的计算则强调的是对数的操作。那么NKS能不能讨论对数的运算呢？下面就是一个例子，我们从数字1开始，然后用最简单的运算+1进行反复的迭代。显然，我们会得到序列1，2，3，……。这很平淡无奇，但是如果我们把这些数字表示成二进制数，那么我们仍然可以把它们排列成一行一行的方格，其中黑色表示二进制的1，而白色表示0，这样，我们就可以得到下面的图案：
-[[File:image031.jpg|100px]]
+[[File:image031.jpg|502x502px]]
 （注；这张图的二进制数排列是靠右边对齐的）

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 另外一种计算机科学中常用的计算模型就是抽象的重写规则系统，例如，重写规则：A-->AB，B-->BA。从一个字符串开始经过反复重写，可以得到非常复杂的字符串。NKS的研究方法仍然是将不同步骤得到的字符串排成一行一行的，每个字符串都转化成不同颜色的方格，于是，我们仍然能得到一些二维的Pattern（构型），如上面提到的重写规则可以得到：
-[[File:image027.jpg|300px]]
+[[File:image027.jpg|538x538px]]
 变化不同的重写规则能够得到不同的Pattern，如：
-[[File:image029.jpg|300px]]
+[[File:image029.jpg|362x362px]]
 === 自然数 ===

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 如果我们把每次应用规则得到的方格排成一排一排的，就可以得到下面的图：
-[[File:image010.jpg|150px]]
+[[File:image010.jpg|378x378px]]
 我们可以很容易将这个游戏的玩法编成程序，在计算机上实现它。这个游戏的学名叫作细胞自动机（又称元胞自动机，英文是：Cellular Automata, 简称CA）。然而这跟我们要探讨的网络游戏、大型计算机虚拟世界有什么关系呢？实际上，这个程序就是一个虚拟世界的简单原型。（有关细胞自动机的详细介绍，请看这里：http://www.swarmagents.com/complex/models/ca.htm）

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 我们所生活的真实宇宙只有一个，它的物理规则也是固定死的。然而，对于人造的虚拟宇宙来说，我们就相当于是上帝，拥有了更改物理规则的权利，这样，我们可以通过改变规则而创造出各种不同的宇宙，例如，我们把规则改为：
-[[File:image012.jpg|220x220px]]
+[[File:image012.jpg|315x315px]]
 则能创造出更漂亮的宇宙：

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 我们所生活的真实宇宙只有一个，它的物理规则也是固定死的。然而，对于人造的虚拟宇宙来说，我们就相当于是上帝，拥有了更改物理规则的权利，这样，我们可以通过改变规则而创造出各种不同的宇宙，例如，我们把规则改为：
-[[File:image012.jpg|250px]]
+[[File:image012.jpg|220x220px]]
 则能创造出更漂亮的宇宙：
-[[File:image014.jpg|500px]]
+[[File:image014.jpg|398x398px]]
 显然，不同的规则能够创造不同的虚拟世界。有了虚拟世界的最小的模型，我们就能够进行科学分析来。我们可以像物理学家一样做实验，看看在不同的物理规则下，宇宙会是什么样子的。我们可以像生物学家一样对虚拟世界中的各种花纹“生物”进行分类，等等。就好比当年伽利略发明望远镜一样，有了细胞自动机这个最小的虚拟宇宙，科学家们就可以打开一扇窗，去观察另一种完全不同的虚拟世界了。研究这门科学的学问就叫做[http://www.wolframscience.com/ A New Kind of Science] (一种新科学，简称NKS)，他的创始人就是大名鼎鼎的史蒂芬，沃尔弗莱姆（[http://www.stephenwolfram.com/ Stephen Wolfram]）。
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 任何一门学科的发展都有其历史，而有关细胞自动机这样的虚拟宇宙的研究则可以追溯到上世纪的一名伟大的科学家：冯·诺依曼（von Neumann）。我们都知道冯·诺依曼是第一台计算机的设计师，还是博弈论的创始人，但很少有人知道，在他的晚年（大概1940年左右），他在研究一个有趣的课题：人造机器的自我繁殖。
-[[File:image016.jpg|250px]]   [[File:image017.jpg|200px]]
+[[File:image016.jpg|203x203px]]   [[File:image017.jpg|203x203px]]
 Von Neumann和他的著作《Theory of Self-reproducing Automata》
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 冯·诺依曼的这一工作影响了后来的很多人，包括著名的遗传算法之父John Holland，人工生命之父C.G. Langton，还包括当时还很年轻的Wolfram。
-[[File:wolfram.jpg|250px]]   [[File:bigbook.gif|300px]]
+[[File:wolfram.jpg|203x203px]]   [[File:bigbook.gif|203x203px]]
 Wolfram和他的《一种新科学》
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 === 图灵机 ===
-[[File:image019.jpg|300px]]
+[[File:image019.jpg|203x203px]]
 我们都知道阿兰图灵这个人，他最早提出了计算机的原型：图灵机。所谓的图灵机就是指一个抽象的机器，它有一条无限长的纸带，纸带分成了一个一个的小方格，每个方格有不同的颜色。有一个机器头在纸带上移来移去。机器头有一组内部状态，还有一些固定的程序。在每个时刻，机器头都要从当前纸带上读入一个方格信息，然后结合自己的内部状态查找程序表，根据程序输出信息到纸带方格上，并转换自己的内部状态，然后进行移动。

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 并且，每个格子都有左右两个邻居，如图：
-[[File:image005.gif|300px]]
+[[File:image005.gif|163x163px]]
 其中黑色的方格有左右两个邻居（用灰色进行表示）。那么每个方格就可以根据它的两个邻居以及它自己的颜色按照一定的规则而改变颜色，例如，一个可能的规则如下：