Direkt zum Inhalt
Login erforderlich
Dieser Artikel ist Abonnenten mit Zugriffsrechten für diese Ausgabe frei zugänglich.

Mathematische Biologie: Zelluläre Automaten in der Natur

Ein höchst abstraktes Konzept findet sich überraschend in der Körperzeichnung eines Reptils wieder­.
Perleidechse (Timon lepidus)

Eigentlich sind zelluläre Automaten in den Köpfen der theoretischen Informatiker zu Hause. Sie bestehen aus lauter Exemplaren eines äußerst primitiven Automaten, die nur sehr wenige Zustände annehmen können – typischerweise zwei. Auf jedes Ticken einer gedachten Uhr ändert ein Automat seinen Zustand in Abhängigkeit von denen seiner unmittelbaren Nachbarn. Das ist alles.

Man pflegt den Gesamtzustand eines zellulären Automaten darzustellen, indem man jede Zelle entsprechend ihrem Zustand schwarz oder weiß färbt oder andersfarbig bei mehr als zwei Zuständen. Das ergibt abhängig von den Regeln, denen der Automat gehorcht, charakteristische Bilder mit geordneter oder auch chaotischer Struktur.

Kommen zelluläre Automaten in der Natur vor? Manche Verfechter des Konzepts würden diese Frage mit einem klaren Ja beantworten. Mehr noch: Die ganze Welt sei ein zellulärer Automat. John von Neumann (1903–1957) zeigte schon in den 1940er Jahren, dass zelluläre Automaten erstaunlich vielfältige Verhaltensweisen aufweisen; John Horton Conway erfand einen berühmt gewordenen Automaten namens "Game of Life"; Konrad Zuse (1910–1995) arbeitete das Konzept in seinem Artikel "Rechnender Raum" aus, und Stephen Wolfram erhob 2002 in seinem Buch "A New Kind of Science" den – heftig umstrittenen – Anspruch, alle Wissenschaft auf zelluläre Automaten zurückführen zu können ...

Kennen Sie schon …

Spektrum - Die Woche – »Das fühlt sich an wie eine Narkose«

Menschen im Winterschlaf? Was in dieser Zeit mit dem Körper passieren würde und wieso die Raumfahrt daran so interessiert ist, lesen Sie im aktuellen Titelthema der »Woche«. Außerdem: Zwischen den Zeilen einer Heiligenschrift aus dem Jahr 510 lässt sich das Alltagsleben am Donaulimes entdecken.

Spektrum - Die Woche – Das Universum als zellulärer Automat

In dieser Ausgabe widmen wir uns Gärten, der Quantenmechanik und dem Geschmackssinn.

  • Quelle

Manukyan, L. et al.: A Living Mesoscopic Cellular Automaton Made of Skin Scales. In: Nature 544, S. 173–179, 13. April 2017

Schreiben Sie uns!

Beitrag schreiben

Wir freuen uns über Ihre Beiträge zu unseren Artikeln und wünschen Ihnen viel Spaß beim Gedankenaustausch auf unseren Seiten! Bitte beachten Sie dabei unsere Kommentarrichtlinien.

Tragen Sie bitte nur Relevantes zum Thema des jeweiligen Artikels vor, und wahren Sie einen respektvollen Umgangston. Die Redaktion behält sich vor, Zuschriften nicht zu veröffentlichen und Ihre Kommentare redaktionell zu bearbeiten. Die Zuschriften können daher leider nicht immer sofort veröffentlicht werden. Bitte geben Sie einen Namen an und Ihren Zuschriften stets eine aussagekräftige Überschrift, damit bei Onlinediskussionen andere Teilnehmende sich leichter auf Ihre Beiträge beziehen können. Ausgewählte Zuschriften können ohne separate Rücksprache auch in unseren gedruckten und digitalen Magazinen veröffentlicht werden. Vielen Dank!

Bitte erlauben Sie Javascript, um die volle Funktionalität von Spektrum.de zu erhalten.