1969년 영국의 수학자 존 콘웨이(John Conway)는 복잡한 행동을 생성하기 위한 매우 간단한 규칙 세트를 고안했습니다. 종종 단순히 생명이라고 불리는 그의 생명 게임은 무한한 정사각형 격자의 세포에서 펼쳐집니다. 각 세포는 "살아있거나" "죽을" 수 있습니다. 그리드는 일련의 턴(또는 "세대")에 걸쳐 진화하며, 각 셀의 운명은 이를 둘러싸고 있는 XNUMX개의 셀에 의해 결정됩니다. 규칙은 다음과 같습니다.

1. 탄생: 정확히 3개의 살아있는 이웃이 있는 죽은 셀이 살아납니다.
2. 생존: 2~3개의 살아있는 이웃이 있는 살아있는 세포는 살아남습니다.
3. 죽음: 살아있는 이웃이 2명 미만이거나 3명 이상인 살아있는 세포가 죽습니다.

이러한 간단한 규칙은 그리드의 다양한 시작 구성에서 진화하는 놀랍도록 다양한 패턴 또는 "생명 형태"를 생성합니다. 게임을 좋아하는 사람들은 끊임없이 확장되는 방식으로 이러한 패턴을 집계하고 분류했습니다. 온라인 카탈로그. Conway는 두 상태 사이를 오가는 깜박임이라는 패턴을 발견했습니다.

다음 해에 그는 세 가지 다른 상태 사이에서 진동하는 펄서라고 불리는 훨씬 더 복잡한 패턴을 발견했습니다.

발진기가 발견된 직후, 게임의 초기 탐험가들은 모든 시대의 발진기가 있는지 궁금해했습니다. "처음에는 주기 1, 2, 3, 4, 15만 보았습니다."라고 컴퓨터 프로그래머이자 수학자인 Bill Gosper는 말했습니다. 그는 이후 수십 년에 걸쳐 17개의 서로 다른 새로운 발진기를 발견했습니다. 15주기 오실레이터(아래 표시)는 무작위 검색에서 놀라울 정도로 자주 등장했습니다.

그것을 찾으려는 사람들에게는 놀라움이 숨어 있었습니다. Gosper는 “몇 시간이고 며칠 동안 시청해 보면 5교시가 불가능해 보였습니다.”라고 말했습니다. 그러다가 게임이 발명된 지 1971년 후인 XNUMX년에 하나가 발견되었습니다. 새로운 오실레이터를 찾는 것이 게임의 주요 초점이 되었으며, 컴퓨터 기술의 출현으로 이러한 탐구가 더욱 강화되었습니다. 사무실 컴퓨터에서 수행된 비밀 수색에 대한 기록은 게임 전설의 초석이 되었습니다. Gosper는 "기업 및 대학 메인프레임에서 도난당한 컴퓨터 시간의 양은 엄청났습니다."라고 말했습니다.

1970년대 전반에 걸쳐 수학자 및 애호가들은 다른 짧은 기간을 채우고 조금 더 긴 기간을 발견했습니다. 결국 수학자들은 장주기 발진기를 만드는 체계적인 방법을 발견했습니다. 그러나 주기가 15에서 43 사이인 발진기는 찾기가 어려웠습니다. “사람들은 수년 동안 중간을 찾으려고 노력해 왔습니다.”라고 말했습니다. 마이아 카르포비치, 메릴랜드 대학교 대학원생. 격차를 메우면서 연구자들은 수학자들이 생명과 같은 진화하는 그리드라고 부르는 것처럼 세포 자동 장치로 가능하다고 생각했던 것의 경계를 넓히는 수많은 새로운 기술을 꿈꾸게 되었습니다.

이제 Karpovich와 6명의 공동 저자가 발표했습니다. XNUMX월 사전 인쇄 그들은 마지막 두 개의 누락된 기간인 19와 41을 찾았습니다. 이러한 공백이 채워지면 이제 생명은 "전주기"로 알려져 있습니다. 양의 정수를 지정하면 그 많은 단계 후에 반복되는 패턴이 존재합니다.

많은 연구 수학자뿐만 아니라 많은 취미 활동가를 포함하는 생명 연구에 전념하는 급성장하는 커뮤니티는 발진기뿐만 아니라 모든 종류의 새로운 패턴을 발견했습니다. 그들은 그리드를 가로질러 이동하는 패턴, 우주선이라고 불리는 패턴, 총, 생성자 및 사육자 등 다른 패턴을 구축하는 패턴을 발견했습니다. 그들은 소수를 계산하는 패턴은 물론, 임의로 복잡한 알고리즘을 실행할 수 있는 패턴도 발견했습니다.

15보다 짧은 주기를 가진 발진기는 수동으로 또는 한 번에 한 셀씩 발진기를 검색하는 기본적인 알고리즘을 사용하여 찾을 수 있습니다. 그러나 기간이 길어질수록 복잡성도 커지므로 무차별 검색의 효율성이 훨씬 떨어집니다. 31년에 처음으로 2010주기 발진기를 발견한 새 논문의 공동 저자인 Matthias Merzenich는 "짧은 기간에 대해서는 직접 검색할 수 있습니다."라고 말했습니다. "그러나 실제로는 그 이상을 넘을 수는 없습니다. 그냥 기간만 골라서 검색할 수는 없어요.” (Merzenich는 2021년에 Oregon State University에서 수학 박사 학위를 취득했지만 현재는 농장에서 일하고 있습니다.)

1996년대 후반부터 패턴을 찾아온 캐나다의 프리랜서 컴퓨터 컨설턴트이자 생활 애호가인 David Buckingham은 1970년에 무한 루프의 닫힌 트랙 주위에 패턴을 보냄으로써 주기 61 이상의 발진기를 구성하는 것이 가능함을 보여주었습니다. . 루프의 길이와 패턴이 한 번의 왕복을 완료하는 데 걸리는 시간을 제어함으로써 버킹엄은 자신이 원하는 만큼 주기를 크게 만들 수 있다는 것을 발견했습니다. "이상한 냄새나 깨진 유리 제품이 없는 것은 화학입니다."라고 그는 말했습니다. "화합물을 만들고 그 사이의 상호 작용을 탐구하는 것과 같습니다." 이는 그가 단번에 61보다 긴 임의의 긴 주기를 갖는 발진기를 구성하는 방법을 생각해냈다는 것을 의미합니다.

1990년대 중반에는 수많은 다채로운 이름이 붙은 알려진 발진기의 창의적인 조합을 통해 15~61번 사이의 누락된 발진기 중 다수가 발견되면서 수많은 결과가 나왔습니다. 케이터링은 신호등과 결합되었고, 화산은 불꽃을 뿜어냈으며, 먹는 사람들은 글라이더를 먹었습니다.

21세기에 들어서도 여전히 뛰어난 기간은 2013개에 불과했습니다. Merzenich는 “이 문제를 해결하는 것이 매우 가능해 보였습니다.”라고 말했습니다. 1996년에는 스나크 루프(Snark loop)라는 새로운 발견이 버킹엄의 61년 기술을 개선하고 발진기를 구성하기 쉬운 컷오프를 43에서 2019으로 낮추었습니다. 이로 인해 누락된 기간은 2022개만 남았습니다. 19년에 한 개가 더 발견되었고, 41년에 두 개가 더 발견되어 XNUMX개와 XNUMX개만 남았습니다. 둘 다 소수입니다. Merzenich는 “소주기 발진기를 사용하여 소수를 구성할 수 없기 때문에 소수는 더 어렵습니다.”라고 말했습니다.

New York University Abu Dhabi의 박사후 연구원이자 새 논문의 또 다른 공동 저자인 Mitchell Riley는 오랫동안 번스터라고 불리는 발진기 유형에 흥미를 가져왔습니다. "혼란자가 작동하는 방식은 중간에 활성 패턴이 있고 이에 반응하는 외부에 안정적인 패턴이 있는 것입니다."라고 Riley는 설명했습니다. 촉매라고 불리는 안정적인 물질은 활성 패턴을 원래 상태로 되돌리기 위해 존재합니다.

디자인하는 것은 어렵습니다. Riley는 "이러한 모든 패턴은 믿을 수 없을 정도로 취약합니다."라고 말했습니다. "점 하나를 제자리에 놓으면 대개 폭발합니다."

Riley는 새로운 촉매제를 찾기 위해 Barrister라는 프로그램을 만들었습니다. “우리가 찾고 있는 것은 견고한 정물화입니다. 요점은 그들이 중간에 일어나는 일과 상호작용한 다음 회복하기를 바라는 것입니다.”라고 Riley는 말했습니다.

Riley는 Barrister가 발견한 촉매제를 활성 패턴과 짝을 이루는 다른 검색 프로그램에 공급했습니다. 이로 인해 대부분 실패가 발생했다고 그는 말했습니다. “이러한 촉매 중 하나가 상호 작용에서 살아남는 경우는 매우 드뭅니다. 성공한다는 보장은 없습니다. 당신은 손가락을 꼬집고 대박을 터뜨리기를 바랍니다. 약간 도박 같은 느낌이에요.”

결국, 그의 내기는 성과를 거두었습니다. 몇 번의 실수와 대칭 패턴을 포함하도록 검색을 확장하는 코드 수정 후에 그는 주기 19 발진기를 유지할 수 있는 촉매 상호 작용을 발견했습니다. Riley는 "사람들은 많은 촉매제와 희귀한 활성 물질이 중간에 있는 모든 종류의 매우 복잡한 검색을 시도했지만 필요한 것은 이 새로운 두툼한 촉매제를 찾는 것뿐이었습니다"라고 말했습니다.

마지막 실종기간인 41세는 또 다른 공동저자인 니콜로 브라운(Nicolo Brown)에 의해 발견됐다. 그는 아직까지 UC 산타크루즈에서 수학을 전공하고 있다. Brown은 Merzenich가 처음 제안한 아이디어인 글라이더를 촉매제로 사용했습니다.

Karpovich는 “지난 10년 동안 우리는 너무나 많은 심오한 행동을 발견했습니다.”라고 말했습니다. “모두가 일주일 동안 축하하고 다른 일로 넘어갑니다. 이 밖에도 해결해야 할 문제가 너무 많습니다.” 특정 기간의 발진기를 더 작게 만들 수 있습니까? 모든 세포가 진동하는 진동자를 찾을 수 있습니까? 특정 기간에 총을 만들 수 있나요? 우주선을 특정 속도로 여행할 수 있나요?

버킹엄이 말했듯이, “무한한 장난감 가게에 있는 어린아이가 되는 것과 같습니다.”