除去招摇的书名剩下的东西
jake
前些日子在网上看到了N多关于这本书的介绍，但似乎很多的评论都有一定的偏见，认为作者过分的宣扬了“新科学”这个字眼，有些哗众取宠，而实际内容则太过简单。而且据说这本书刚出来就一版再版，马上成为畅销书。于是我走到了图书馆开始自己来读，出乎意料的是，我找到了一些有价值的东西。至少值得肯定的是，作者论述科学思想几乎全部运用图形，没有枯燥的定理证明，这不能不让普通读者感到亲切。时间紧迫，我也仅仅是大致浏览了一下这本书，但把其中每一章的主要内容简单写出来，以便让更多的人了解它。
1 The Need for a New Kind of Science
这一章讲述wolfram写作这本书的动机，以及作者发现自己的新科学的简单历史。原来wolfram在12岁的时候看到了一本物理书上的随机分子碰撞的图形就想到了要用计算机模拟这一切，于是开始了他的科学生涯。在之后的日子里，作者不断的产生新想法，又不断自己试图找到了答案，于是写成了这本书。这一章还介绍了与该书内容相关的N多领域，包括复杂系统、人工智能、人工生命、系统科学等等。
2 The Crucial Experiment
大致介绍书中的研究方法，用细胞自动机做实验，然后找到该自动机的涌现规律。其中很多内容是关于一维细胞自动机的基本知识，包括如何对规则编码等等细节。
3 The World of Simple Programs
这章开始介绍各种各样的计算模型，不仅仅是细胞自动机，还有移动自动机、图灵机、L系统、tag系统、寄存器计算机、符号系统等等模型。也许计算的类型多种多样，但是所有的计算系统的行为都可以大致分为wolfram的四类。这些模型提醒我们，虽然自然界的现象千奇百怪，但我们可能仅仅用一些简单模型就可以模拟。
4 Systems Based on Numbers
这章用丰富的图形展示给大家细胞自动机是怎样模拟数字运算系统，包括数论的运算，+—*/等，还包括微积分、微分方程等等。本章传达了这样一个信息：凡是基本数学能做的事情，简单的细胞自动机也都能做。
5 Two Dimensions and Beyond
主要介绍二维的计算系统的行为，以及更多的计算模型，包括动态网络和约束生成系统。其中网络模型则可以直接应用于后面的物理系统，它有望最终解释究竟什么是时空。约束生成系统则直接跟复杂适应系统有关，作者认为复杂系统的适应性行为直接源于简单计算的满足约束行为。
6 Starting from Randomness
详细的讨论了四类细胞自动机的行为，也就是我们熟知的单一状态、周期、混沌、复杂类型。其中作者对后两种类型进行了比较详细的介绍。
7 Mechanisms in Programs and Nature
介绍了什么是通用计算的概念，并讨论了随机性和复杂性。作者把随机性归为了三类，也就是全是由外部操作生成的随机、初始化微小扰动造成的随机，和系统内生的随机。对最后一种也就是说初始状态可能完全确定，最后行为也可能是随机的。本章还讨论了离散与连续、混沌于秩序、简单行为与复杂行为等问题。
8 Implications for Everyday Systems
主要讲述细胞自动机在物理系统中的应用，包括晶体问题、流体问题等等，另外，还有对生物世界多彩多样的花纹的解释。
9 Fundamental Physics
我认为这章的内容很重要，首先，我们要有一个信念：这个世界就是一个计算机，每一件事情都是计算。在这个前提下，我们来看世界，怎样的宇宙才是从程序上最可行的呢？作者探讨了空间网络、因果网络等模型。究竟宇宙是不是一太计算机，我们实际上不能证伪，但是如果从程序的角度出发，却发现我们可以从一个完全不同的角度得到很多疑难问题的解答。在因果网络模型下，相对论、量子论等等都是系统涌现出来的一种结果。如果这一切正确的话，我们自然能得到一个统一量子论和相对论的工具。另外，本章提出来的时空观是非常关键的，因果网络是最本质的东西，时间和空间甚至都是涌现出来的现象。
10 Processes of Perception and Analysis
讲述把细胞自动机应用到计算机科学、人工智能、信息处理等领域的具体方法。视觉感知、加密解密、思维过程等等都有涉猎。
11 The Notion of Computation
究竟什么是计算？在很早，丘奇图灵论题就指出，一切与图灵机等价的过程就是计算。那么细胞自动机与图灵机那个更强呢？通过作者特别的证明（运用图形和说明，而不是数学推导），我们看到一类特制的细胞自动机可以模拟任何一台其他的细胞自动机，而且还能模拟图灵机以及其他的计算

11 The Notion of Computation
究竟什么是计算？在很早，丘奇图灵论题就指出，一切与图灵机等价的过程就是计算。那么细胞自动机与图灵机那个更强呢？通过作者特别的证明（运用图形和说明，而不是数学推导），我们看到一类特制的细胞自动机可以模拟任何一台其他的细胞自动机，而且还能模拟图灵机以及其他的计算系统。翻过来，图灵机和其他计算模型也都能模拟细胞自动机。实际上能够执行通用计算的机器仅仅需要简单的规则，也就是101号细胞自动机。作者认为101细胞自动机非常重要，因为它规则简单，而且能够模拟任意的复杂计算过程。
12 The Principle of Computational Equivalence
本章提出了一个猜想：The Principle of Computational Equivalence，也就是计算等价性原理，作者认为宇宙的一却活动都是一种计算，而且能够完成复杂计算的过程都是等价于通用计算的，所以，原则上讲，细胞自动机110能够模拟任何一个复杂的计算过程。作者当然也讨论了哥德尔定理、不可判定问题，认为对于第四类细胞自动机，我们除了运行它以外，根本无法判定它在未来的行为，即使在原则上，因为它是不可判定的问题。
全本书大量的使用细胞自动机生成的图形来说明、叙述。其中字里行间，作者都表达了一个强烈的观点：宇宙的一切过程都仅仅遵循非常简单的运算，而且这个运算很可能就是101号细胞自动机，所以一切的奥秘也许就起源于这一种简单的规则。我认为比较有价值的是9章和后面两章。我们可以看到，之所以作者称其为新科学，是因为也许复杂系统中的所有问题都仅仅是一条规律制约着，这至少是作者的一个信念。

第三章——简单计算模型的世界
寻找共性
在上一章开头我们提出了：“简单模型能做什么”的问题。我们举出了一些细胞自动机模型的具体例子作为迈向答案的一步。
我们找到的基本行为类型被呈现在下一页的图片里。在第一张图片里只有简单的重复，只组成了一个很简单的图案。在第二张图片里出现了复杂的细节，但总的来说只出现了很规律的结构。
但是在第三张图片里找不到这样的规律性了，出现了随机的行为。最终在第四张图片里仍然出现了更复杂的行为----产生的复杂结构以复杂的方式相互作用。
在开始没有迹象表明简单的程序可以产生如此不同，如此复杂的行为。但看过这些例子之后，问题变成了“它们有多少代表性？”。只是细胞自动机在特定的规则下会产生这样的行为，还是事实上这种行为广泛存在于所有简单计算模型？
在这一张章我的目的就是要通过广泛地考量很多不同的计算模型来回答这个问题。
（51页完）

在某种程度上我的方法是像一个自然主义者那样工作-----探索和研究简单计算模型中存在的不同形式。
我开始考虑更一般的细胞自动机，接下来我开始思考一连串其他种类的细胞自动机----使用基本的结构与在前一章中由黑白细胞组成的阵列渐行渐远。
我的发现是：无论使用什么样的基本规则，呈现的结果和我们已经见过的细胞自动机的行为非常相似。
看来，这些基本计算模型产生的行都很有普遍性。在一定程度上最终是这个发现使我建造我在这本书中描述的这门条理清晰的新科学变成可能-------并且用它去阐释很多现象，独立于产生这些现象的系统的细节。
（52页完）

下面的图片呈现了本书封面四个细胞自动机使用的规则。总体来说每种规则的结构是一样的，不同的是颜色的组合。（每个方框都可以选择两种图案）

结果就有256种不同的组合（2^8=256），编号0~255.

但是细胞自动机有了这么多规则会怎么表现呢？下一页显示了一些细节上的例子，再往下面两页呈现了全部的256种可能情况。
在一开始，可以看到压倒性的多样性。但是仔细观察，明确的主题出现了。
在一些最简单的例子中，细胞自动机中最后一步所有的细胞和第一步之后的细胞颜色是一样的。

（55页完）

（56页完）