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兰顿蚂蚁


Langton's ant

一个四状态二维图灵机,于 20 世纪 80 年代发明。蚂蚁从包含黑色和白色单元格的网格开始,然后遵循以下规则。

1. 如果蚂蚁在黑色方格上,它向右转 90 度 并向前移动一个单位。

2. 如果蚂蚁在白色方格上,它向左转 90 度 并向前移动一个单位。

3. 当蚂蚁离开一个方格时,它会反转颜色。

LangtonsAntRoad

当蚂蚁在空白网格上开始时,它最终会构建一条“高速公路”,这是一系列 104 个无限重复的步骤,每次将蚂蚁垂直和水平位移两个像素。上面的图表显示了蚂蚁从完全白色的网格开始,在 386 步(左图)和 10647 (右图) 之后的情况。在右图中,高速公路正在向右下角构建。蚂蚁路径是无界的这一事实由 Cohen-Kung 定理保证。人们相信,无论蚂蚁从什么初始模式开始,它最终都会构建一条高速公路(尽管原则上可能需要很长时间才能达到这一点)。这似乎自然而然地源于兰顿蚂蚁是可逆的这一事实,尽管这仍然没有得到正式证明(Beermann 和 Van Foeken)。

2009 年,Benedetti 发布了一个关于多种行为的视频。


另请参阅

Cohen-Kung 定理, Paterson 蠕虫, 图灵机, Turmite

使用 Wolfram|Alpha 探索

参考文献

Beermann, M. and Van Foeken, N. "Langton's Ant: An Exercise in Machine Design." http://cse.unl.edu/~mbeerman/ant.html.Benedetti, A. C. "Langton's Ant." 2009 年 1 月 18 日。 http://www.youtube.com/watch?v=1X-gtr4pEBU.Bunimovich, L. A. and Troubetzkoy, S. "Recurrence Properties of Lorentz Lattice Gas Cellular Automata." J. Stat. Phys. 67, 289-302, 1992.Gajardo, A. Dependence of the Behavior of the Dynamical System Langton's Ant on the Network Topology. Ph.D. Dissertation. Lyon, France: École Normale Supérieure de Lyon, 2001.Gajardo, A. "The Industrious Ant of Langton." http://www.ing-mat.udec.cl/~anahi/langton/.Gale, D. "The Industrious Ant." Math. Intell. 15, 54-58, 1993.Gale, D. and Propp, J. "Further Ant-ics." Math. Intell. 16, 37-42, 1994.Gale, D.; Propp, J.; Sutherland, S.; and Troubetzkoy, S. "Further Travels with My Ant." Math. Intell. 17, 48-56, 1995.Peterson, I. "Travels of an Ant." Sci. News 148, 280-281, 1995.Stewart, I. "The Ultimate in Anty-Particles." Sci. Amer. 271, 104-107, 1994.Sutherland, S. "Generalized Ants." http://www.math.sunysb.edu/~scott/ants/.Wolfram, S. A New Kind of Science. Champaign, IL: Wolfram Media, pp. 930-931, 2002.

在 Wolfram|Alpha 上被引用

兰顿蚂蚁

引用为

Weisstein, Eric W. “兰顿蚂蚁。” 来自 MathWorld——Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/LangtonsAnt.html

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