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学习中心 探索专题 元胞自动机与自主体模型

这个模块讲什么

连续模型把人群写成密度,自主体模型把人群写成一个个人。后者的代价是没有解析解,好处是可以直接把"每个人的规则"写进去——异质性、空间、网络、随机决策,全都不用近似。这个模块从二维元胞自动机的规则空间开始,然后是四类最经典的应用:交通流(幽灵堵车怎么在没有事故的情况下出现)、反应扩散(图灵怎么用两个化学物解释了动物花纹)、社会模型(谢林的隔离模型:温和的偏好也会导致彻底的隔离)、传染病(个体层面的干预到底哪一种最划算)。

5专题
20实验台

专题列表

每个专题是一个独立页面,页内按实验台组织。下面列出的是每一页会做的实验。

9.1

二维元胞自动机

已上线

生命游戏只是 B3/S23 这一条规则。把出生和存活的条件换一换,还有上万个宇宙等着看。

01类生命规则空间自己勾出生/存活条件,看 HighLife、Seeds、Day&Night 各长什么样
02Brian 的大脑加一个"不应期"状态,静止的图案立刻变成满屏行进的波
03多数票与退火每个格子跟多数走,随机噪声反而让区块边界变光滑
04守恒与可逆格子气模型里粒子数不变,时间还能倒着放
9.2

交通流:堵车从哪来

已上线

前面没有事故,没有红灯,车流照样会停死。Nagel–Schreckenberg 模型只用四条规则就复现了幽灵堵车。

01NaSch 模型时空图上那些向后传播的黑条纹,就是堵车波
02基本图密度—流量曲线:临界密度之后,车越多反而走得越少
03随机慢化把那一点点随机减速关掉,堵车就完全消失了
04双车道与换道换道规则一改,总通行能力是升还是降
9.3

反应扩散与图灵斑图

已上线

两种化学物,一个扩散得快一个扩散得慢,就能自己长出斑点和条纹。图灵 1952 年的这篇论文,解释了豹纹、斑马纹和贝壳上的花样。

01Gray–Scott 模型两个参数 F 与 k 一动,斑点、条纹、分裂、混沌轮番出现
02图灵不稳定为什么必须是"短程激活、长程抑制"才会出花纹
03斑点还是条纹同一套方程,参数落在哪个区域决定动物长什么花
04尺寸决定花纹把一条「身体」从很短拉到很长,看花纹从长不出来到 1 条、2 条、越来越多
9.4

社会自主体模型

已上线

谢林发现:哪怕每个人只要求邻居里有三成同类,整个城市也会彻底隔离。个体的温和偏好,加起来是极端的结果。

01谢林隔离模型把容忍度从 30% 调到 70%,看隔离指数怎么跳
02有界信任的意见动力学只和观点接近的人交流:社会是收敛成一派还是裂成几派
03财富分配人人机会均等的随机交易,为什么最后还是长出一条长尾
04少数者博弈所有人都想站在少数派,结果谁也赢不了太久
9.5

个体层面的传染病模型

已上线

方程给你一条平滑的曲线,个体模型给你一百条不一样的曲线——其中有些根本没爆发。差别正是决策需要的东西。

01格点上的 SIR同样的 R₀,空间约束让曲线变矮变长
02超级传播者平均一样、方差不同:少数人传染大多数时会发生什么
03干预对比隔离、接触追踪、疫苗:同样的成本,谁的效果最好
04随机性与灭绝R₀>1 也可能自己熄灭——小样本下的运气有多重要

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