元胞自动机的计算机框架大多是图灵在30年代奠定的,但是首要工作是约翰·冯·诺伊曼(John von Neumann)在40年代完成的。冯·诺伊曼设计元胞自动机的初衷就是为自然界的自我复制和生物发展提供一个简化理论。冯·诺伊曼最初设计的是一个离散的二维系统。他的元胞自动机也是首个可被称为通用计算机的离散并行计算模型。
康威说:“它会留下许多奇奇怪怪的垃圾,它们四处游荡。不过它只有很少一部分活跃的区域,所以并不清楚它会不会一直如此无穷地持续下去。”实际上,后来人们发现 R pentomino 在第1103轮会最终稳定下来,此时它是由116个细胞组成的,它们组成了8个方块、6个滑翔机、4个蜂巢、4个闪光灯、1个小船、1个面包和1个大船(ship)。
初始状态和1103轮后的 R pentomino(不包括6个飞走的滑翔机)。图片来源:conwaylife.com
后来人们了解到,生命游戏便是“涌现复杂性”(emergent complexity)或者说“自组织系统”(self-organizing system)的最简单版本。通过生命游戏,人们可以理解复杂的模式和行为是如何从几条简单的规则中“涌现”出来的。比如,它可以解释,玫瑰的花瓣或者斑马身上的条纹是如何从一些生长在一起的活细胞中演变出来的。它甚至能够帮助我们理解生命复杂性的来源。认知科学家、哲学家丹尼尔·丹尼特(Daniel C. Dennett)甚至提出,康威生命游戏说明,复杂的哲学建构,比如意识和自由意志可能就是由一些简单的物理定律触发的,而这一切本质上是决定论的。
贝壳每次长一层细胞(类似于指甲),这个生长的过程就是一个一维元胞自动机。图片来源:Meinhardt, H. (1995). The Algorithmic Beauty of Sea Shells. Springer Verlag. pp.179