Langton Ant

Chamamos a formiga de Langton de um autômato celular bidimensional (ver máquina de Turing ) que compreende um conjunto de regras muito simples. Recebeu o nome de Christopher Langton , seu inventor.

É um dos sistemas mais simples para destacar um exemplo de comportamento emergente .

Regras

Os quadrados de uma grade bidimensional podem ser brancos ou pretos. Uma dessas caixas é arbitrariamente considerada a localização inicial da formiga . No estado inicial, todas as caixas são da mesma cor.

A formiga pode se mover para a esquerda, direita, para cima ou para baixo um quadrado a cada vez, de acordo com as seguintes regras:

Também é possível definir a formiga de Langton como um autômato celular onde a maioria das caixas de grade são brancas ou pretas e onde a caixa de formigas pode assumir oito estados diferentes, codificando tanto sua cor quanto a direção da grade.

Propriedades

Atrator

Essas regras simples levam a um comportamento surpreendente da formiga: após um período inicial aparentemente caótico, a formiga acaba construindo uma "estrada" formada por 104 etapas que se repetem indefinidamente. Esta rota de 104 passos parece ser um atrator de formigas de Langton. Este atrator aparece quando a grade está inicialmente vazia e para diferentes condições iniciais. Conjeturamos que esse comportamento permanece verdadeiro para qualquer padrão finito inicial desenhado na grade (por outro lado, é falso se nos permitirmos um padrão infinito).

Modelo de cálculo

Alguns problemas na formiga de Langton podem ser atribuídos à avaliação de um circuito booleano , um problema P-completo .

Extensões

Uma extensão simples é usar mais de duas cores, alteradas ciclicamente pela formiga. Uma nomenclatura simples para cada formiga é atribuir a letra "G" ou "D" a cada cor para indicar se a formiga deve virar à esquerda ou à direita ao encontrá-la. Assim, a formiga de Langton seria denominada "DG".

Algumas dessas extensões produzem padrões simétricos, como "DGGD".

Referências

  1. .
  2. (em) A. Gajardo, A. Moreira e E. Goles, "  Complexity of Langton's Ant  " , Discrete Applied Mathematics , vol.  117, n osso  1-3,Março de 2002, p.  41-50 ( DOI  10.1016 / S0166-218X (00) 00334-6 , leia online ).
  3. (em) David Gale , James Propp  (em) , Scott Sutherland e Serge Troubetzkoy, "  Mathematical Entertainments: Further Travels with My Ant  " , The Mathematical Intelligencer , vol.  17, n o  3,verão 1995, p.  48–56 ( DOI  10.1007 / BF03024370 , arXiv  math / 9501233 ), Reimpresso em (in) Tracking the Automatic Ant and Other Mathematical Explorations , New York, Springer,1998( ISBN  978-1-4612-7453-7 ) , cap.  18, pág.  137-149( DOI : 10.1007 / 978-1-4612-2192-0 ).

Veja também

Links internos

links externos