Los bucles de Langton son una "especie" particular de vida artificial en un autómata celular creado en 1984 por Christopher Langton . Consisten en un bucle de células que contienen información genética, que fluye continuamente alrededor del bucle y hacia afuera a lo largo de un "brazo" (o pseudópodo ), que se convertirá en el bucle hijo. Los "genes" le ordenan que haga tres giros a la izquierda, completando el bucle, que luego se desconecta de su progenitor.
En 1952, John von Neumann creó el primer autómata celular (AC) con el objetivo de crear una máquina autorreplicante . [1] Este autómata era necesariamente muy complejo debido a su universalidad de cálculo y construcción. En 1968, Edgar F. Codd redujo el número de estados de 29 en el AC de von Neumann a 8 en el suyo . [2] Cuando Christopher Langton eliminó la condición de universalidad, pudo reducir significativamente la complejidad del autómata. Sus bucles autorreplicantes se basan en uno de los elementos más simples del autómata de Codd, el emisor periódico.
Los bucles de Langton se ejecutan en una CA que tiene 8 estados y utilizan el entorno de von Neumann con simetría rotacional. La tabla de transición se puede encontrar aquí: [1].
Al igual que el CA de Codd , los bucles de Langton están formados por cables revestidos. Las señales viajan pasivamente a lo largo de los cables hasta que llegan a los extremos abiertos, momento en el que se ejecuta el comando que llevan.
Debido a una propiedad particular de los "pseudópodos" de los bucles, estos no pueden reproducirse en el espacio ocupado por otro bucle. Por lo tanto, una vez que un bucle está rodeado, es incapaz de reproducirse, lo que da como resultado una colonia similar a un coral con una fina capa de organismos reproductores que rodea un núcleo de organismos "muertos" inactivos. La población máxima será asintótica a , donde A es el área total del espacio en células.
El código genético de los bucles se almacena como una serie de pares de estados distintos de cero-cero. El genoma del bucle estándar se ilustra en la imagen de la parte superior y puede expresarse como una serie de estados numerados que comienzan desde la unión en T y siguen en el sentido de las agujas del reloj: 70-70-70-70-70-70-40-40. El comando '70' hace avanzar el extremo del cable una célula, mientras que la secuencia '40-40' hace que gire a la izquierda. El estado 3 se utiliza como marcador temporal para varias etapas.
Si bien las funciones de los estados 0, 1, 2, 3, 4 y 7 son similares a las del CA de Codd, los estados restantes 5 y 6 se utilizan para mediar en el proceso de replicación del bucle. Una vez completado el bucle, el estado 5 se desplaza en sentido contrario a las agujas del reloj a lo largo de la vaina del bucle padre hasta la siguiente esquina, lo que hace que se produzca el siguiente brazo en una dirección diferente. El estado 6 se une temporalmente al genoma del bucle hijo e inicializa el brazo en crecimiento en la siguiente esquina que alcanza.
El genoma se utiliza un total de seis veces: una para extender el pseudópodo hasta la ubicación deseada, cuatro veces para completar el bucle y otra vez para transferir el genoma al bucle hijo. Claramente, esto depende de la cuádruple simetría rotacional del bucle; sin ella, el bucle sería incapaz de contener la información necesaria para describirlo. El mismo uso de la simetría para la compresión del genoma se utiliza en muchos virus biológicos , como el adenovirus icosaédrico .
