Flat origami refers to the folding of flat, zero-curvature paper such that the finished object lies in a plane. Mathematically, flat origami consists of a continuous, piecewise isometric map $f:P\subseteq\mathbb{R}^2\to\mathbb{R}^2$ along with a layer ordering $\lambda_f:P\times P\to \{-1,1\}$ that tracks which points of $P$ are above/below others when folded. The set of crease lines that a flat origami makes (i.e., the set on which the mapping $f$ is non-differentiable) is called its \textit{crease pattern}. Flat origami mappings and their layer orderings can possess surprisingly intricate structure. For instance, determining whether or not a given straight-line planar graph drawn on $P$ is the crease pattern for some flat origami has been shown to be an NP-complete problem, and this result from 1996 led to numerous explorations in computational aspects of flat origami. In this paper we prove that flat origami, when viewed as a computational device, is Turing complete. We do this by showing that flat origami crease patterns with \textit{optional creases} (creases that might be folded or remain unfolded depending on constraints imposed by other creases or inputs) can be constructed to simulate Rule 110, a one-dimensional cellular automaton that was proven to be Turing complete by Matthew Cook in 2004.


翻译:平面折纸是指将平坦、零曲率的纸张进行折叠,使得最终物体位于平面上的过程。数学上,平面折纸由一个连续的、分段等距映射 $f:P\subseteq\mathbb{R}^2\to\mathbb{R}^2$ 与一个层次顺序 $\lambda_f:P\times P\to \{-1,1\}$ 组成,后者记录在折叠时 $P$ 中各点的上下叠放关系。平面折纸形成的折痕线集合(即映射 $f$ 不可微的点集)称为其\textit{折痕图案}。平面折纸映射及其层次顺序可能具有惊人复杂的结构。例如,判断绘制在 $P$ 上的给定直线平面图是否为某个平面折纸的折痕图案已被证明是NP完全问题,这一1996年的结论引发了众多关于平面折纸计算方面的探索。本文中我们证明,将平面折纸视为计算设备时,它是图灵完备的。我们通过构造具有\textit{可选折痕}(即根据其他折痕或输入施加的约束而可折叠或保持展开的折痕)的平面折纸折痕图案来模拟Rule 110——一个由Matthew Cook于2004年证明为图灵完备的一维元胞自动机。

0
下载
关闭预览

相关内容

Origami 是一个来自 Facebook 设计团队的作品,是 Quartz Composer 的免费工具包,可在无需编程的情况下轻松实现与设计原型进行交互。
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
开源书:PyTorch深度学习起步
专知会员服务
51+阅读 · 2019年10月11日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年10月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年10月29日
Arxiv
0+阅读 · 2023年10月27日
Arxiv
0+阅读 · 2023年10月27日
Arxiv
31+阅读 · 2023年1月8日
A Modern Introduction to Online Learning
Arxiv
21+阅读 · 2019年12月31日
VIP会员
最新内容
美空军新型反无人机部队初探
专知会员服务
3+阅读 · 今天5:45
《防空交战流程的概率建模研究》
专知会员服务
6+阅读 · 今天5:04
ICML 2026 教程 | 数值优化理论还重要吗?
专知会员服务
4+阅读 · 7月26日
ICM 2026 | 陶哲轩:人工智能时代的数学
专知会员服务
8+阅读 · 7月26日
《反无人机交战场景下的战斗归零研究》
专知会员服务
7+阅读 · 7月26日
博士论文 | 用代码结构感知方法推进代码大模型
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关论文
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员