Кіріспе
Элементарлы жасушалық автомат – Стивен Вольфрамның 1983 жылы енгізген элементарлы жасушалық автоматы. Вольфрамның жіктеу схемасын пайдалану арқылы 30-шы ереже – III классқа жататын ереже, ол апериодты, хаотикалық мінез-құлық көрсетеді. Бұл ереже ерекше қызығушылық тудырады, себебі ол қарапайым, нақты анықталған ережелерден күрделі, көрінетіндей кездейсоқ үлгілерді жасайды. Осы себепті Вольфрам 30-шы ережені және жалпы жасушалық автоматтарды табиғаттағы күрделі құрылымдар мен мінез-құлықты қарапайым ережелердің қалай тудыратынын түсінудің кілті деп санайды. Мысалы, 30-шы ережеге ұқсас үлгі кең таралған конус қабығы Conus textile түрінің қабығында кездеседі. 30-шы ереже Mathematica бағдарламасында кездейсоқ сандарды жасау үшін де қолданылған, сондай-ақ криптографияда қолдануға болатын ағын шифрі ретінде де ұсынылған. 30-шы ереже осылай аталуының себебі – 30 саны оның ережелер жиынтығын сипаттайтын ең кішкентай Вольфрам коды (төменде сипатталғандай). 30-шы ереженің кері бейнесі, толықтыруы және кері толықтыруының Вольфрам кодтары тиісінше 86, 135 және 149 болып табылады.
the cellular automaton
Rule 30 is an elementary cellular automaton introduced by Stephen Wolfram in 1983. Using Wolfram's classification scheme, Rule 30 is a Class III rule, displaying aperiodic, chaotic behaviour. This rule is of particular interest because it produces complex, seemingly random patterns from simple, well defined rules. Because of this, Wolfram believes that Rule 30, and cellular automata in general, are the key to understanding how simple rules produce complex structures and behaviour in nature. For instance, a pattern resembling Rule 30 appears on the shell of the widespread cone snail species Conus textile. Rule 30 has also been used as a random number generator in Mathematica, and has also been proposed as a possible stream cipher for use in cryptography. Rule 30 is so named because 30 is the smallest Wolfram code which describes its rule set (as described below). The mirror image, complement, and mirror complement of Rule 30 have Wolfram codes 86, 135, and 149, respectively.
Қауіпсіздік
30-шы ереже Девани мен Кнудсон ұсынған хаостың қатаң анықтамаларына сай келеді. Атап айтқанда, Деванидің критерийлеріне сәйкес, 30-шы ереже бастапқы шарттарға жоғары сезімталдық танытады (тек бірнеше ұяшықта ғана ерекшеленетін екі бастапқы конфигурация тез арада айырылады), оның периодтық конфигурациялары Кантор топологиясына сәйкес, конфигурациялар кеңістігінде тығыз орналасқан (ұяшықтардың кез келген шекті үлгісі бар периодтық конфигурация табылады) және ол араласу қасиетіне ие (ұяшықтардың кез келген екі шекті үлгісі үшін, бірін қамтитын конфигурациядан бастап, екіншісін қамтитын конфигурацияға жету мүмкін). Кнудсонның критерийлеріне сәйкес, ол сезімтал тәуелділікті көрсетеді және тығыз орбитаға ие (бастапқы конфигурация кез келген шекті ұяшық үлгісін көрсете алады). Бұл ереженің хаостық мінез-құлқының екі сипаттамасы да 30-шы ереженің қарапайым және тексеруге оңай қасиетінен туындайды: ол солға қарай пермутативті, яғни егер C және D екі конфигурациясы i позициясындағы бір ұяшықтың күйінде ерекшеленсе, онда бір қадамнан кейін жаңа конфигурациялар i + 1 позициясындағы ұяшықта ерекшеленеді.
Кездейсоқ сандар генерациясы
Жоғарыдағы суреттен көрініп тұрғандай, 30-қағида кездейсоқ кіріс деп санауға болатын ешқандай нәрсе болмаса да, көрінетін кездейсоқтық тудырады. Стивен Вольфрам оның орталық бағанын псевдокездейсоқ сандар генераторы (PRNG) ретінде пайдалануды ұсынды; ол кездейсоқтыққа арналған көптеген стандартты тесттерден өтеді, ал Вольфрам бұрын осы ережені Mathematica өнімінде кездейсоқ бүтін сандарды жасау үшін қолданған. Сиппер мен Томассини 30-қағиданың кездейсоқ сандар генераторы ретінде, басқа ұялы автоматтарға негіделген генераторлармен салыстырғанда, барлық ереже бағандарына қолданылғанда хи-квадрат тестінде нашар нәтижелер көрсеткенін дәлелдеді. Авторлар сондай-ақ "30-қағиданың ұялы автоматы бойынша алынған салыстырмалы түрде төмен нәтижелер, Wolfram қарастырған жалғыз тізбек емес, біз параллель жасалған N кездейсоқ тізбекті қарастырғанымыздың салдары болуы мүмкін" деген алаңдаушылықтарын білдірді.
Жасалған сән
Кембридж Солтүстік теміржол станциясы 30-шы қағиданың (немесе қара-ақ түстерін ауыстыру арқылы, 135-ші қағиданың) эволюциясын көрсететін архитектуралық панельдермен әсемделген. Дизайнын автор Конвейдің "Өмір ойыны" – Кембридж математигі Джон Хортон Конвей зерттеген басқа жасушалық автоматтан шабыттанған деді, бірақ ол шындығында "Өмірге" негізделмеген.