Automate cellulaire

Un Automate cellulaire consiste en une trame de cellules (un peu comme les pixels d’une image numérisée), utilisées à la fois comme mémoire et comme unités actives. Imaginez une image dessinée sur un cahier d’écolier à petits carreaux. Les carreaux sont soit noirs, soit blancs (pleins ou vides, ou, dans le cas présent : “vivants” ou “morts”). Ils peuvent figurer un dessin plus ou moins grossier (plan) ou une scupture (en perspective). Il existe aussi une dimension temporelle, comme on le verra.

En principe, une telle trame peut se concevoir avec n’importe quel nombre de dimensions et de grandeur infinie. À un instant donné, chaque cellule se trouve dans un état donné. Le nombre des états possibles est fini. Il y en a deux dans le cas du oui/non noir ou blanc. On peut en avoir plus en utilisant des couleurs.

 

Le nouvel état, à chaque itération, dépend de celui de la cellule considérée et de celui de ses voisines. Chaque état est défini par des règles claires, qui s’appliquent à toutes les cellules, tout le temps.

Le plus connu des Automates cellulaires est sans doute celui de John Conway, Life. On opère sur un plan infini où chaque cellule est un carré et possède donc huit voisines. Il n’y a que deux états possibles : ouvert (“vivant”) ou fermé (“mort”). Les règles sont très simples. Si une cellule est “morte”, elle reste “morte” à l’état suivant, sauf si elle est entourée d’exactement trois voisines “vivantes”; dans ce cas, elle devient “vivante” (elle “renaît”). Si une cellule est “ vivante”, elle reste “ vivante ” à l’état suivant, sauf si elle est entourée de moins de deux ou de plus de trois voisines “vivantes”; dans ce cas, elle “meurt” de solitude ou d’étouffement1. Les motifs qui résultent de ces règles sont étonnants : on voit apparaître toutes sortes de structures d’allure “vivante” ou des planeurs traverser l’écran en diagonale.

 

Habituellement, comme état initial, on utilise des motifs élémentaires peu intéressants ou des motifs aléatoires. En vue d’une utilisation artistique, toutefois, on peut créer ou récupérer une image et lui appliquer les règles. Si tout cela peut se faire à la main, un ordinateur sera bien plus efficace. Avec lui, la rapidité des changements d’état fait apparaître à l’écran une structure animée, en constante évolution, que l’on peut aller regarder à n’importe quelle étape de sa vie (à n’importe quelle “génération”) et que l’on peut figer par un arrêt sur image.

D’infimes modifications dans les règles peuvent conduire à d’énormes transformations dans le processus : une image peut mourir, croître, osciller, imploser, exploser, etc.

 

1 Métaphores peu nécessaires, on s’en doute.