Lección
La teoría — El juego de la vida de Conway
Todo el Juego de la vida son dos números. B3: una célula muerta con exactamente tres vecinas vivas nace. S23: una célula viva con dos o tres vecinas sobrevive, y si no, muere. No hay otra regla, ni azar, ni jugador — tú pones la primera generación y el resto está forzado. Todo lo que cuenta el panel, y cada patrón de la lista, es consecuencia de esos dos números aplicados a todas las células a la vez.
Qué significa cada símbolo
n- el número de células vivas entre las ocho vecinas — cuatro lados y cuatro esquinas. Cada decisión del juego se toma a partir de ese único entero.
B3- la regla de nacimiento. Exactamente tres: dos no bastan y cuatro son demasiadas, y esa nitidez es la razón de que los patrones tengan bordes limpios en vez de manchas.
S23- la regla de supervivencia. Una célula viva con menos de dos vecinas muere como aislada; con más de tres, como hacinada.
Phase- el veredicto que el propio panel emite sobre lo que hace el patrón — Evolving, Still life, Oscillating o Extinct. Es una comparación con generaciones anteriores, no una predicción.
De dónde viene la fórmula
- Para cada célula del tablero, cuenta las vivas entre sus ocho vecinas. Hazlo también con las muertas — el nacimiento se decide igual que la supervivencia, y una célula que aún no existe tiene vecinas de todos modos.
- Aplica
B3. Una célula muerta con n = 3 pasa a viva. Carga el bloque y compruébalo: cada casilla vacía que lo toca ve como mucho dos vivas, así que nunca nace nada a su lado. Esa es toda la razón de que el bloque se quede quieto. - Aplica
S23. Una célula viva con n = 2 o n = 3 permanece. Cada una de las cuatro células del bloque toca exactamente otras tres, así que las cuatro sobreviven y el bloque se reproduce idéntico. - Y hazlo todo a la vez. Cada célula se juzga contra la misma instantánea y luego se reemplaza el tablero entero. Actualiza célula por célula y obtendrás otro juego, equivocado — la vecina que ya cambiaste repercutiría en la célula de al lado. La simultaneidad no es un detalle de implementación: forma parte de la regla.
Cómo leer lo que ves
Vigila la fila Phase en lugar de la cuadrícula. Carga el bloque y tras una generación marca Still life; el parpadeador necesita dos para llegar a Oscillating; el diehard corre 130 generaciones y entonces marca Extinct. Carga ahora el planeador y avanza cuanto quieras. Se queda en Evolving para siempre — y es lo más ordenado del menú, pues repite su forma exacta cada cuatro generaciones. El clasificador compara el tablero entero con tableros anteriores, y el de un planeador nunca se repite, porque la forma se ha desplazado una casilla en diagonal. El orden que viaja es invisible para una prueba de orden que se queda quieto.
- Supone
- Un tablero finito — y que no controlas del todo: cada patrón trae su propio tamaño de cuadrícula y anula el tuyo. La página abre en 30×30; elige Acorn y pasa a 50×50, pon 70 a mano y se mantiene, y luego elige Diehard y baja a 40×40. La regla de Conway está definida en un plano ilimitado, así que un patrón que aquí alcanza el borde ya no juega exactamente al mismo juego.
- Falla cuando
- La fila Phase nunca podrá decirte que un patrón va a sobrevivir. Carga el diehard: siete células, que crecen hasta veinticuatro, deambulan más de cien generaciones y han desaparecido en la generación 130 — el nombre se lo ha ganado. Nada en pantalla lo insinuaba antes de la generación 130, y nada podría haberlo hecho. El Juego de la vida es Turing-completo, así que preguntar «¿se extinguirá este patrón?» es el problema de la parada con otro sombrero, y ningún algoritmo lo decide. Lo que el panel responde es la pregunta decidible — ¿se ha repetido ya este tablero? — y mientras espera dice cuidadosamente Evolving y nada más fuerte.
Problema resuelto al detalle
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Cinco células vivas en una cuadrícula de 30 × 30 5 pasos
Cinco células vivas en una cuadrícula de 30 × 30. Calcule la densidad que muestra el panel, después determine a qué velocidad se desplaza el planeador y por qué no puede ir más rápido. Este es el estado Planeador.
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La densidad es simplemente el recuento de células vivas dividido entre el número total de células, y la cuadrícula es cuadrada.
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La regla completa. Observe lo que no contiene: ninguna noción de dirección, distancia o memoria. Una célula ve ocho vecinas y la generación actual, y eso es todo.
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Al seguir el planeador a lo largo de cuatro pasos, vuelve a ser el mismo, desplazado una célula hacia la derecha y una célula hacia abajo. Dos de esos pasos no se parecen en nada al inicial, motivo por el cual el periodo es cuatro y no dos.
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La velocidad es el desplazamiento dividido entre el periodo. El denominador del límite viene fijado por la vecindad: una célula por generación es lo más rápido que puede desplazarse la información.
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Escálelo al tablero. El tiempo necesario para cruzarlo es una propiedad del patrón y de la cuadrícula, no de la velocidad de animación; esta última solo cambia cuánto tiempo hay que esperar.
Respuesta
c/4, donde c es una célula por generación. El juego de la vida tiene un límite de velocidad estricto que se deriva directamente de la regla: una célula solo observa a sus ocho vecinas, por lo que ninguna influencia puede desplazarse más de una célula por generación, al margen del patrón que se construya. Este es el cono causal, y la literatura sobre el juego de la vida lo denomina la velocidad de la luz sin apenas ironía. El planeador recupera su forma original tras cuatro generaciones, desplazado una célula en diagonal, de modo que se mueve a una cuarta parte del límite; y nada construido a partir de B3/S23 ha superado jamás c/2 en sentido ortogonal. Un patrón de cinco células con periodo y desplazamiento es el objeto más pequeño en el juego de la vida que se desplaza, y le lleva 120 generaciones, o 24 segundos con este ajuste de velocidad, cruzar el tablero.
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Referencias (3)
- Turing completeness made explicit — a working universal Turing machine built out of Life patterns: P. Rendell, "A Universal Turing Machine in Conway’s Game of Life." 2011 International Conference on High Performance Computing & Simulation, 764–772.
- The column that introduced Life to a general audience: Martin Gardner, "Mathematical Games: The fantastic combinations of John Conway's new solitaire game 'life'." Scientific American 223, 120–123, October 1970.
- Where Life's universality is worked out: E. R. Berlekamp, J. H. Conway & R. K. Guy, Winning Ways for Your Mathematical Plays, volume 4, 2nd edition. A K Peters, 2004. ISBN 978-1-56881-144-4.