Искусственная жизнь: 300-строчная реализация на Python исследований в области вычислительной жизни

Что это такое

Artificial-life — это 300-строчная реализация на Python, воспроизводящая исследовательскую статью Computational Life «Как хорошо сформированные самовоспроизводящиеся программы возникают из простого взаимодействия». Она моделирует возникающее самовоспроизведение в сетке простых программ.

Как это работает

Симуляция использует сетку 240x135, содержащую 64 программы, подобные Brainfuck, с длиной инструкций, которые инициализируются случайным образом. Каждая итерация следует этому процессу:

• Соседние программы случайным образом объединяются в пары
• Их ленты инструкций объединяются вместе
• Объединённая программа выполняется максимум 2¹³ шагов
• После выполнения ленты снова разделяются

Инструкции могут зацикливаться и мутировать сами ленты инструкций. Как описано в оригинальной статье, самовоспроизводящиеся программы, которые копируют себя на ленту соседа, часто спонтанно возникают и распространяются, захватывая всю сетку.

Визуальное представление и запуск

Каждый пиксель представляет инструкцию с уникальными цветами, а чёрный цвет указывает на хранение сырых данных (не инструкцию). Каждая секция 8x8 пикселей представляет одну программу.

Чтобы запустить симуляцию с зерном 1:

uv run main.py --seed 1

В этом конкретном запуске самовоспроизводящаяся программа возникает относительно рано и захватывает большую часть сетки, пока не эволюционирует более эффективный самовоспроизводящийся организм и не доминирует над всем.

Репозиторий включает примеры вывода: universe.gif и universe.mp4, показывающие прогресс симуляции.

Технические детали

Проект использует исключительно Python (100.0% согласно определению языка GitHub) и включает стандартные файлы проекта Python: pyproject.toml, uv.lock и .python-version.

Эта реализация демонстрирует, как сложное возникающее поведение может возникать из простых правил взаимодействия, в частности показывая, как самовоспроизводящиеся программы могут эволюционировать без явного программирования для воспроизведения.