cellular automata(세포 자동자)는 뭘까?

정말 복잡해 보이는 현상도 사실은 아주 단순한 규칙들로 구성됩니다. 

그리고 이를 아주 잘 보여주는 예시가 있는데요. 바로 세포자동자(celluar automata)입니다. 

세포 자동자(Cellular Automata)란?

세포 자동자(Cellular Automata, CA)는 간단한 규칙을 가지고 시간이 지남에 따라 변화하는 이산적인(discrete) 모델입니다.

이름에서 알 수 있듯이 '세포(Cell)'라는 기본 단위로 구성되어 있으며, 각 세포는 유한한 상태값을 가질 수 있습니다.

이 세포들은 격자(그리드) 형태로 배열되어 있고, 각 세포의 다음 상태는 현재 자신과 주변 세포들의 상태에 의해 결정됩니다.

Cellular Automata는 다음 기본요소들로 구성됩니다. 

1. 격자(Grid)

격자는 세포들이 배열된 공간으로, 1차원, 2차원 또는 그 이상의 차원일 수 있습니다.

2. 상태(States)

각 세포가 가질 수 있는 가능한 값들의 집합입니다. 이진 상태(0 또는 1)부터 다중 상태, 연속적 상태까지 다양할 수 있습니다.

3. 이웃(Neighborhood)

각 세포의 다음 상태를 결정하는 데 고려되는 주변 세포들입니다. 폰 노이만 이웃(상하좌우)과 무어 이웃(상하좌우 및 대각선)이 대표적입니다.

4. 규칙(Rules)

세포와 이웃의 현재 상태를 기반으로 다음 상태를 결정하는 함수입니다. 콘웨이의 생명 게임 규칙이 대표적인 예시입니다.

5. 시간 단계(Time Steps)

세포 자동자는 이산적인 시간 단계로 진화합니다. 각 단계마다 모든 세포의 상태가 동시에 업데이트됩니다.

세포 자동자의 매력

세포 자동자의 가장 흥미로운 점은 극도로 단순한 규칙에서 복잡하고 예측하기 어려운 행동이 나타날 수 있다는 것입니다. 이는 자연계의 많은 현상들과 유사합니다. 세포 자동자는 복잡성(complexity)과 창발(emergence)이라는 개념을 이해하는 데 도움이 되며, 복잡한 시스템을 단순한 규칙으로 모델링할 수 있는 가능성을 보여줍니다.