Virtuelle Schneeflocken: Näher an der Realität

Einige der schönsten Schneeflocken
man sieht in diesem Winter warm auf einem Computerbildschirm zu glühen.

Lafayette College Mathematik
Professor Cliff Reiter vielleicht teilen die Freude eines Kindes machen Schneeflocken mit einer Schere
und Papier, aber seine Computer-Simulationen des Kristallwachstums abzielen, tiefer Offenbarung.
Die Erhabenheit seiner Kreationen zeugen von der Schönheit sieht er in der eleganten Algorithmen
darunter.

"Ist es nicht die Gegenüberstellung
der Komplexität, Schneeflocken schön macht, Symmetrie? Mit Modellen oder
mathematische Argumente Einfachheit spielt eine Rolle, ähnlich wie Symmetrie,"Reiter
sagte.

Durch die Fokussierung auf Schneeflocke
Wachstum, jedoch Reiter hat sich gegen Riesen ausgespielt. Die nächste Sache
zu einer Benchmark für Schneeflocke ist die Simulation eines bekannten Modells Institut entwickelte
Advanced Studies Physiker Norman Packard, die mit berühmten Kollegen gearbeitet
Physiker Stephen Wolfram, Autor von "eine neue Art der Wissenschaft."

Die meisten früheren Modelle waren überlastet
durch die Windungen, die eingängig angesichts der spontane Generation waren
der sechs-Säulen-Kristalle in der Natur. Reiter vereinbart mit Packard, dass anstelle
eine Technik namens zelluläre Automaten, in denen einfache Regeln jedes Pixel bestimmen
wie es die bestehende Struktur verleiht, war das beste Werkzeug für das Verständnis der
natürliches Phänomen.

"In der Schneeflocke-Modell
Ich verwende, wie in jedem lokalen Modell zu jeder Zeit eine Zelle "" nur den Status sieht
der Nachbarn. Aber im Laufe der Zeit Informationen geht weiter, wodurch die Anlage
"Verhalten, erklärt Reiter. "Der grauen Schatten in den Bildern der Schneeflocke
zeigen die wachsende Zweige Material zwischen den Zweigen, zwingen zum Abbau der
äußere Wachstum."

Die gleichen Grundsätzen könnte
gelten auch für die weitere und weitere Ausarbeitungen der Fluiddynamik, sagte er,
wo Wellen und Wirbel Zweig in neuen Wellen und Wirbel, und so weiter. In der Tat,
Ansatz ist die Grundlage des Wolframs Buch, die er argumentiert spawnen nichts
weniger als eine neue Kosmologie. Aber Steven Levy fest "Artificial Life:
Die Suche nach einer neuen Schöpfung", dass die Packard Schneeflocken hervorgehoben
in Wolframs Buch fehlte die Komplexität der realen Sache. Reythers Schneeflocken
kommen Sie Plausibilität viel näher, und verwenden Sie nur zwei Parameter. Seine Arbeit wird
noch in diesem Jahr in der Zeitschrift Solitonen, Chaos und Fraktale veröffentlicht werden.

Aber Reiter erhebt keinen Anspruch
die Schneeflocke in Silizium und Pixel genau reproduziert haben. Außerdem, warum
beschränken Sie sich? Der Natur H2O Molekül könnte die Schneeflocke an Sechsecke zu binden,
aber könnte kein Computer generieren fünfeckige oder achteckige Schneeflocken genauso
einfach? Nicht, wenn er spielt nach den Regeln der Kristalle, die seine Arbeit Real-Leben geben
Relevanz.

"Achtfachen Rotationen
nicht mit kristallinen Gitter möglich sind", sagte Reiter. Aber gibt es
Materialien, die Dendriten mit Vierfach Symmetrie wachsen, fügte er hinzu. Mehr als das,
Es gibt solche Dinge wie quasikristalliner Strukturen, die Überraschungen ergeben könnte.

"Das Modell habe ich kann
werden und wurde erweiterte, um quasikristalliner Materialien. Prinz Chidyagwai [Reiter
Student] und ich daran gearbeitet und produziert einige schöne Wachstumsmuster mit 8-fach
Symmetrie und vieles mehr,"sagte er. Jetzt ist es Zeit für die Arbeit im Labor.

"Ich wäre begeistert"
sehen Sie Physiker, die solche Dinge mit physischen Quasicrytalline Materialien wachsen "
Er sagte.

• Bilder
  und Animationen des Reiters Schneeflocken