Automate cellulaire/Jeu de la vie

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Ce livre a pour projet de répertorier et analyser les différentes structures du Jeu de la vie. Ce jeu sans joueur est en fait un automate cellulaire qui suit quelques règles simples mais qui permet de visualiser des concepts mathématiques complexes comme l’émergence.

Imaginé par John Horton Conway dans les années 1970, c’est un automate cellulaire totalistique de classe IV (selon la classification de Stephen Wolfram de 1980), qui permet l’émergence de structures complexes capables de se propager, ce que Conway a nommé « vie »).

Règles

Explications

Le jeu se déroule sur une grille de taille variable (en général de grande taille, avec effet de bord ou non).

L’état d’une cellule est binaire (mort ou vivant) et dépend uniquement de l’état précédent des 8 cellules voisines:

  • 0 ou 1 cellules voisines vivantes : « mort par isolement »,
  • 2 cellules voisines vivantes : « survie » (la cellule reste vivante si elle l'était déjà),
  • 3 cellules voisines vivantes : « vie » (la cellule devient vivante quel que soit son état précédent, on parle parfois de « naissance »),
  • 4 à 8 cellules voisines vivantes : « mort par surpopulation ».

Tableaux

Motif initial (t) Décimal du motif Poids à t Valeur de Modèle:Rouge à t+1
0000X0000 0 0 0
0000X0001 1 1 0
0000X0010 2 1 0
0000X0011 3 2 X
0000X0100 4 1 0
0000X0101 5 2 X
0000X0110 6 2 X
0000X0111 7 3 1
0000X1000 8 1 0
0000X1001 9 2 X
0000X1010 10 2 X
0000X1011 11 3 1
0000X1100 12 2 X
0000X1101 13 3 1
0000X1110 14 3 1
0000X1111 15 4 0
0001X0000 16 1 0
0001X0001 17 2 X
0001X0010 18 2 X
0001X0011 19 3 1
0001X0100 20 2 X
0001X0101 21 3 1
0001X0110 22 3 1
0001X0111 23 4 0
0001X1000 24 2 X
0001X1001 25 3 1
0001X1010 26 3 1
0001X1011 27 4 0
0001X1100 28 3 1
0001X1101 29 4 0
0001X1110 30 4 0
0001X1111 31 5 0
0010X0000 32 1 0
0010X0001 33 2 X
0010X0010 34 2 X
0010X0011 35 3 1
0010X0100 36 2 X
0010X0101 37 3 1
0010X0110 38 3 1
0010X0111 39 4 0
0010X1000 40 2 X
0010X1001 41 3 1
0010X1010 42 3 1
0010X1011 43 4 0
0010X1100 44 3 1
0010X1101 45 4 0
0010X1110 46 4 0
0010X1111 47 5 0
0011X0000 48 2 X
0011X0001 49 3 1
0011X0010 50 3 1
0011X0011 51 4 0
0011X0100 52 3 1
0011X0101 53 4 0
0011X0110 54 4 0
0011X0111 55 5 0
0011X1000 56 3 1
0011X1001 57 4 0
0011X1010 58 4 0
0011X1011 59 5 0
0011X1100 60 4 0
0011X1101 61 5 0
0011X1110 62 5 0
0011X1111 63 6 0
0100X0000 64 1 0
0100X0001 65 2 X
0100X0010 66 2 X
0100X0011 67 3 1
0100X0100 68 2 X
0100X0101 69 3 1
0100X0110 70 3 1
0100X0111 71 4 0
0100X1000 72 2 X
0100X1001 73 3 1
0100X1010 74 3 1
0100X1011 75 4 0
0100X1100 76 3 1
0100X1101 77 4 0
0100X1110 78 4 0
0100X1111 79 5 0
0101X0000 80 2 X
0101X0001 81 3 1
0101X0010 82 3 1
0101X0011 83 4 0
0101X0100 84 3 1
0101X0101 85 4 0
0101X0110 86 4 0
0101X0111 87 5 0
0101X1000 88 3 1
0101X1001 89 4 0
0101X1010 90 4 0
0101X1011 91 5 0
0101X1100 92 4 0
0101X1101 93 5 0
0101X1110 94 5 0
0101X1111 95 6 0
0110X0000 96 2 X
0110X0001 97 3 1
0110X0010 98 3 1
0110X0011 99 4 0
0110X0100 100 3 1
0110X0101 101 4 0
0110X0110 102 4 0
0110X0111 103 5 0
0110X1000 104 3 1
0110X1001 105 4 0
0110X1010 106 4 0
0110X1011 107 5 0
0110X1100 108 4 0
0110X1101 109 5 0
0110X1110 110 5 0
0110X1111 111 6 0
0111X0000 112 3 1
0111X0001 113 4 0
0111X0010 114 4 0
0111X0011 115 5 0
0111X0100 116 4 0
0111X0101 117 5 0
0111X0110 118 5 0
0111X0111 119 6 0
0111X1000 120 4 0
0111X1001 121 5 0
0111X1010 122 5 0
0111X1011 123 6 0
0111X1100 124 5 0
0111X1101 125 6 0
0111X1110 126 6 0
0111X1111 127 7 0
1000X0000 128 1 0
1000X0001 129 2 X
1000X0010 130 2 X
1000X0011 131 3 1
1000X0100 132 2 X
1000X0101 133 3 1
1000X0110 134 3 1
1000X0111 135 4 0
1000X1000 136 2 X
1000X1001 137 3 1
1000X1010 138 3 1
1000X1011 139 4 0
1000X1100 140 3 1
1000X1101 141 4 0
1000X1110 142 4 0
1000X1111 143 5 0
1001X0000 144 2 X
1001X0001 145 3 1
1001X0010 146 3 1
1001X0011 147 4 0
1001X0100 148 3 1
1001X0101 149 4 0
1001X0110 150 4 0
1001X0111 151 5 0
1001X1000 152 3 1
1001X1001 153 4 0
1001X1010 154 4 0
1001X1011 155 5 0
1001X1100 156 4 0
1001X1101 157 5 0
1001X1110 158 5 0
1001X1111 159 6 0
1010X0000 160 2 X
1010X0001 161 3 1
1010X0010 162 3 1
1010X0011 163 4 0
1010X0100 164 3 1
1010X0101 165 4 0
1010X0110 166 4 0
1010X0111 167 5 0
1010X1000 168 3 1
1010X1001 169 4 0
1010X1010 170 4 0
1010X1011 171 5 0
1010X1100 172 4 0
1010X1101 173 5 0
1010X1110 174 5 0
1010X1111 175 6 0
1011X0000 176 3 1
1011X0001 177 4 0
1011X0010 178 4 0
1011X0011 179 5 0
1011X0100 180 4 0
1011X0101 181 5 0
1011X0110 182 5 0
1011X0111 183 6 0
1011X1000 184 4 0
1011X1001 185 5 0
1011X1010 186 5 0
1011X1011 187 6 0
1011X1100 188 5 0
1011X1101 189 6 0
1011X1110 190 6 0
1011X1111 191 7 0
1100X0000 192 2 X
1100X0001 193 3 1
1100X0010 194 3 1
1100X0011 195 4 0
1100X0100 196 3 1
1100X0101 197 4 0
1100X0110 198 4 0
1100X0111 199 5 0
1100X1000 200 3 1
1100X1001 201 4 0
1100X1010 202 4 0
1100X1011 203 5 0
1100X1100 204 4 0
1100X1101 205 5 0
1100X1110 206 5 0
1100X1111 207 6 0
1101X0000 208 3 1
1101XXXXX 209 à 222 > 3 0
1101X1111 223 7 0
1110X0000 224 3 1
111XXXXXX 225 à 254 >3 0
1111X1111 255 8 0

Il existe 256 motifs initiaux (28) :

  • 172 motifs donne 0 pour valeur à t+1 (soit 67,2 %)
  • 84 donne un valeur différente de 0 (soit 32,8 %)
    • 56 donne 1 (soit 21,9 %)
    • 28 donne X (soit 10,9 %) ie. 1 ou 0 selon la valeur de Modèle:Rouge à t

On retrouve bien les trois catégories d’état (mort, vie, survie).

On remarque de nombreux motifs similaires (par transformation géométrique, symétrie ou rotation) qui ont donc le même destin :

  • 1, 4, 32, 128
  • 2, 8, 16, 64
  • 3, 6, 9, …, 96, 144, 192
  • 5, 33, 132, 160
  • 7, 41, 148, 224
  • 10, 18, 72, 80
  • 24, 66
  • 127, 223, 251, 254
  • etc.

On peut donc produire un tableau simplifié.

Tableau simplifié

Motif initial (t) Décimal du motif Poids à t Valeur de Modèle:Rouge à t+1
0000X0000 0 0 0
1, 4, 32, 128 1 0
2, 8, 16, 64
3, 5, 6, 9, 12, 17, 20, 24, 33, 34, 36, 40, 48, 65, 65, 68, 96, 129, 130, 132, 136, 144, 160, 192 2 X
10, 18, 72, 80
3 1
4 0
5 0
6 0
7 0
1111X1111 255 8 0

Structures

On classe les structures en fonction de leurs périodes :


Voir aussi

Modèle:Autres projets