Navă spațială (automat celular)

În automatele celulare , o nacelă (sau navă spațială, navă spațială în engleză) este o configurație de celule capabile să se traducă prin spațiu odată cu trecerea generațiilor. ^[1] În mod formal, o configurație se numește navă spațială dacă, după un număr finit de generații (denumită perioada navei spațiale), are loc în aceeași dispunere și orientare, dar într-o poziție spațială diferită.

Un automat celular foarte renumit, în care găsim diverse tipuri de nave spațiale, este Conway's Game of Life .

Parametrii navei spațiale

Navele spațiale se caracterizează prin doi parametri: perioada și viteza .
Perioada unei nave spațiale este numărul de generații necesare pentru a reapărea în același aranjament inițial (ca și pentru oscilatoare ). De exemplu, cea mai simplă navă spațială, Glider, are o perioadă de 4, ceea ce înseamnă că își asumă patru aranjamente diferite în timpul traducerii.
Viteza exprimă relația dintre translația navei spațiale după perioada și perioada însăși (sau, mai simplu, ${\frac {\Delta s}{\Delta t}}$ ${\ displaystyle {\ frac {\ Delta s} {\ Delta t}}}$ ${\ displaystyle {\ frac {\ Delta s} {\ Delta t}}}$ ). Prin orientarea planului cu axe carteziene , se dau două tipuri de viteză: viteza orizontală $v_{x}$ ${\ displaystyle v_ {x}}$ $v_ {x}$ și viteza verticală $v_{y}$ ${\ displaystyle v_ {y}}$ ${\ displaystyle v_ {y}}$ .
Aceste două tipuri de viteză, care sunt efectiv echivalente, sunt denumite generic viteze ortogonale . Unitatea de viteză din jocul vieții se numește viteza luminii (viteza luminii sau viteza vieții, simbol $c$ ${\ displaystyle c}$ $c$ ), și corespunde schimbării unei celule într-o generație; denumirea de viteză a luminii se datorează faptului că această viteză de traducere nu poate fi depășită în niciun fel. ^[2] ^[3]

Plasați n ca număr de generații ale perioadei, ( $x_{0}$ ${\ displaystyle x_ {0}}$ $x_0$ , $y_{0}$ ${\ displaystyle y_ {0}}$ $y_ {0}$ ) ca poziție inițială a navei spațiale și ( x , y ) ca poziție a navei spațiale după o perioadă, viteza va fi deci egală cu:

Un planor, nava spațială din perioada 4 și viteza c / 4.

v_{x}={\frac {(|x|-|x_{0}|)}{n}}\,c

{\ displaystyle v_ {x} = {\ frac {(| x | - | x_ {0} |)} {n}} \, c}

{\ displaystyle v_ {x} = {\ frac {(| x | - | x_ {0} |)} {n}} \, c}

pentru viteza de deplasare de-a lungul axei x , e

v_{y}={\frac {(|y|-|y_{0}|)}{n}}\,c

{\ displaystyle v_ {y} = {\ frac {(| y | - | y_ {0} |)} {n}} \, c}

{\ displaystyle v_ {y} = {\ frac {(| y | - | y_ {0} |)} {n}} \, c}

pentru viteza de-a lungul axei y .

LWSS , de exemplu, are o viteză de c / 2 într-o direcție și 0 în cealaltă, adică are o viteză ortogonală de c / 2 .

Dacă o navă spațială se mișcă de-a lungul axelor x și y , mișcarea sa se numește diagonală , iar viteza sa diagonală este măsurată ținând seama de viteza mai mare dintre x și y (și nu suma lor). Planorul, de exemplu, are o viteză orizontală și verticală de ${\frac {c}{4}}$ ${\ displaystyle {\ frac {c} {4}}}$ ${\ displaystyle {\ frac {c} {4}}}$ , deoarece după 4 generații (perioada sa) se traduce cu 1 cutie pe orizontală și 1 cutie pe verticală. Viteza sa diagonală este deci c / 4 .

**Cele mai frecvente viteze ale navelor spațiale**
Ortogonal	Exemplu	Diagonale	Exemplu
c / 2	Nava spațială ușoară	c / 4	Planor
2c / 5	30P5H2V0	c / 5	67P5H1V1
17c / 45	Omidă	c / 6	Sigiliu
c / 3	Viespe	c / 12	Cordership cu 3 motoare
2c / 7	Weekender
c / 4	119P4H1V0
c / 5	160P10H2V0
c / 6	balaur

Navă spațială de bază

Există 4 nave spațiale „de bază”, adică foarte simple și utilizate pe scară largă în reacții și circuite.

Planorul, p . 4.

Planorul , sau Planorul, este cea mai simplă și mai comună navă spațială; compus din 5 celule, se deplasează în diagonală cu viteza c / 4 . Este adesea produsă de reacții aleatorii, dar există modalități de a crea un flux de perioadă controlat folosind instrumente numite „ tunuri ” ( arme ; cel mai simplu este Gosper 's Glider Cannon , care produce un flux p30 de Glider). Planorele pot interacționa între ele în diferite moduri: două planori care se ciocnesc într-un mod adecvat se anihilează reciproc, în timp ce unirea a trei planori duce la crearea unui LWSS. Mașinile cu stări finite create folosind Game of Life folosesc Gliders ca octeți de informații; Fluxurile de planor pot fi utilizate pentru operații booleene .

LWSS, p . 4.

LWSS ( nava spațială ușoară, „nava spațială ușoară”) este alcătuită din 9 celule și se deplasează orizontal sau vertical (în funcție de orientare) cu viteza c / 2 . Fluxurile periodice de LWSS pot fi produse prin combinarea a trei fluxuri de planor aranjate corespunzător.

MWSS, p . 4.

MWSS ( nava spațială cu greutate medie ) este alcătuită din 11 celule și are o mișcare similară cu cea a LWSS, cu viteză c / 2 . Un MWSS poate fi obținut prin modificarea unui LWSS printr-o scânteie . Un oscilator poate fi, de asemenea, utilizat pentru a converti un flux LWSS într-un flux MWSS cu perioadă egală.

HWSS, p . 4.

Nava spațială cu greutate mare ( HWSS ) este formată din 13 celule și are o mișcare similară cu cea a LWSS și MWSS (viteză c / 2 ). Poate fi obținut prin modificarea unui MWSS printr-o scânteie . Un oscilator poate fi utilizat pentru a converti un flux MWSS într-un flux HWSS cu perioadă egală.

Vehicule spațiale cu emisii diferite de zero: puffer și crescător

Navele spațiale care lasă în urmă o emisie de resturi se numesc nave fumegătoare , iar fumul de veghe („fum”). „Fumul” poate fi folosit pentru a deranja alte nave spațiale, de exemplu pentru a le devia, sau poate fi el însuși perturbat pentru a transforma nava spațială într-un puffer .

Un puffer este o navă spațială care emite o urmă de natură moartă (adică oscilatoare din perioada 1), oscilatoare sau nave spațiale. Există, de asemenea, puffere care emit tunuri (de exemplu, Gosper Glider Cannons), crescând astfel populația totală în mod pătratic; în acest caz, ei sunt numiți crescători .

Tagalong

Blocul , de obicei „ natura moartă”, poate acționa ca un tagalong și se poate deplasa

Nava spațială poate transporta, de asemenea, în timp ce o escortează, un obiect care altfel nu ar putea să se miște sau chiar să supraviețuiască fără a se prăbuși. Acest obiect se numește tagalong (de la engleză la tag along , „urmează pas cu pas”) și poate fi de diferite tipuri. Un exemplu de tagalong este blocarea .

Notă

^ Comparați navele spațiale în conformitate cu Enciclopedia vieții lui Eric Weisstein.
^ De fapt, viteza maximă pe care o navă spațială o poate atinge în „vid” este c / 2 .
^ Oscilatorul Star Gate , care primește un flux de LWSS, dă impresia că le „teleportează” cu viteza de 15c / 14 de-a lungul direcției de mișcare: de fapt, în doar 28 de generații, nava spațială este regenerată cu 30 de celule mai târziu.

Elemente conexe

linkuri externe

Navele spațiale în jocul vieții lui Conway de David I. Bell
Gliders in "Life" - Like Cellular Automates by David Eppstein

[1] Comparați navele spațiale în conformitate cu Enciclopedia vieții lui Eric Weisstein.

[2] De fapt, viteza maximă pe care o navă spațială o poate atinge în „vid” este c / 2 .

[3] Oscilatorul Star Gate , care primește un flux de LWSS, dă impresia că le „teleportează” cu viteza de 15c / 14 de-a lungul direcției de mișcare: de fapt, în doar 28 de generații, nava spațială este regenerată cu 30 de celule mai târziu.

[1]

[2]

[3]