Zellulärer Automat
Ein Zellularautomat ist ein Modell, das in der Informatik und Mathematik verwendet wird. Die Idee besteht darin, ein dynamisches System unter Verwendung einer Anzahl von Zellen zu modellieren. Jede Zelle hat einen von mehreren möglichen Zuständen. Bei jeder "Wende" oder Iteration wird der Zustand der aktuellen Zelle durch zwei Dinge bestimmt: ihren aktuellen Zustand und die Zustände der Nachbarzellen.
Ein sehr berühmtes Beispiel für einen Zellularautomaten ist Conways Game of Life. Stanislaw Ulam und John von Neumann beschrieben Zellularautomaten erstmals in den 1940er Jahren. Conway's Game of Life wurde erstmals in den 1970er Jahren gezeigt.
Biologie
Einige biologische Prozesse finden durch zelluläre Automaten statt - oder können durch sie simuliert werden.
Die Muster bestimmter Muscheln werden von natürlichen Zellautomaten erzeugt. Beispiele sind in den Gattungen Conus und Cymbiola zu sehen. Die Pigmentzellen befinden sich in einem schmalen Band entlang der Lippe der Muschel. Jede Zelle sondert Pigmente entsprechend der aktivierenden und hemmenden Aktivität ihrer Nachbarpigmentzellen ab, wobei sie einer natürlichen Version einer mathematischen Regel gehorcht. Das Zellband verlässt das farbige Muster auf der Schale, während es langsam wächst. Zum Beispiel trägt die weit verbreitete Spezies Conus-Textil ein Muster, das der Wolfram-Regel 30 Zellularautomat ähnelt.
Pflanzen regulieren ihre Aufnahme und ihren Verlust von Gasen über einen zellulären Automatenmechanismus. Jedes Stoma auf dem Blatt wirkt wie eine Zelle.
Bewegte Wellenmuster auf der Haut von Kopffüßern können mit einem zweidimensionalen Zellautomaten mit zwei Zuständen simuliert werden, wobei jeder Zustand entweder einem expandierten oder einem zurückgezogenen Chromatophor entspricht.
Schwellwertautomaten wurden erfunden, um Neuronen zu simulieren, und komplexe Verhaltensweisen wie Erkennen und Lernen können simuliert werden.
Fibroblasten sind zellulären Automaten ähnlich, da jeder Fibroblast nur mit seinen Nachbarn interagiert.
Conus-Textil zeigt auf seiner Schale ein zelluläres Automatenmuster.
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Fragen und Antworten
F: Was ist ein zellulärer Automat?
A: Ein zellulärer Automat ist ein in der Informatik und Mathematik verwendetes Modell, das ein dynamisches System mit Hilfe einer Reihe von Zellen modelliert. Jede Zelle hat einen von mehreren möglichen Zuständen, und bei jeder Iteration wird der Zustand der aktuellen Zelle durch ihren aktuellen Zustand und die Zustände der Nachbarzellen bestimmt.
F: Wer hat als Erster zelluläre Automaten beschrieben?
A: Stanislaw Ulam und John von Neumann haben in den 1940er Jahren erstmals zelluläre Automaten beschrieben.
F: Was ist ein Beispiel für einen zellulären Automaten?
A: Ein Beispiel für einen zellulären Automaten ist Conway's Game of Life, das erstmals in den 1970er Jahren gezeigt wurde.
F: Wie funktioniert ein zellularer Automat?
A: Ein zellularer Automat modelliert ein dynamisches System mit Zellen, die jeweils einen von mehreren möglichen Zuständen haben. Bei jeder Iteration oder "Runde" wird der Zustand der aktuellen Zelle durch ihren aktuellen Zustand und die Zustände ihrer Nachbarzellen bestimmt.
F: Wann wurde Conway's Game Of Life zum ersten Mal gezeigt?
A: Conway's Game Of Life wurde erstmals in den 1970er Jahren gezeigt.
