Introduccion

Desde el momento en que no había nada mejor que el ZX-Spectrum, recuerdo un juguete en el que era necesario establecer un programa para el robot para que pudiera derrotar al enemigo en la natación autónoma. Y en mi tiempo libre del trabajo y el descanso, comencé a trabajar en un programa que, con la ayuda de la configuración leída de un archivo de texto en formato XML, le permite:

• crear un mundo plano, limitado en tamaño por recursos informáticos. En lugar de una pared de hielo a lo largo del borde, aparece desde el borde opuesto, para los objetos dentro del mundo parece continuo.
• agregar un número ilimitado de fuentes estacionarias de energía geotérmica
• Observe la luz del sol en forma de una mancha que imita el movimiento de la luminaria con los cambios del día y el año.
• describir minerales con diversos grados de "volatilidad", es decir, susceptibilidad a movimientos arbitrarios en la superficie debido a la difusión
• Describir las reacciones químicas entre sustancias que los organismos vivos pueden llevar a cabo bajo la influencia de la energía.
• y, por supuesto, observar los organismos "vivos".

La principal diferencia con los juegos existentes: en el modelo no hay un final predefinido por el guión.

Mundo modelo

El mundo se muestra en la imagen: un punto grande es la luz solar (que se mueve con el tiempo), dos puntos más pequeños son fuentes de otro tipo de energía llamada geotérmica. La superficie iluminada es predominantemente azul porque contiene agua en cada punto. Los puntos de un color diferente surgen y desaparecen si, debido a la difusión, la concentración relativa del elemento correspondiente se ha vuelto temporalmente superior al promedio.

Para ahorrar consumo de memoria, las cantidades de materia en cada punto se almacenan en el tipo flotante, lo que da 7 bits significativos. Para el modelo, se establecieron 100 mil unidades en cada punto de agua, 20 mil de dióxido de carbono, 10 unidades de hidrógeno (es decir, diez mil veces menos que el agua) y cero oxígeno y metano. Un ejemplo de cómo se ve la descripción de las sustancias introducidas en el modelo:

<Element name="CarbonDioxide" color="yellow" volatility="0.12" visibility="true"> <rect left="0" top="0" right="max" bottom="max" amount="20000"/> </Element> <Element name="Oxygen" color="green" volatility="0.12" visibility="false"> <rect left="0" top="0" right="max" bottom="max" amount="0"/> </Element> ... 

A continuación, se describió la reacción de la formación de metano y agua a partir de dióxido de carbono e hidrógeno en presencia de energía geotérmica.

 <Reaction name="CO2+4H2=CH4+2H2O" geothermalEnergy="0.00001" solarEnergy="0"> <LeftReagent name="CarbonDioxide" amount="1"/> <LeftReagent name="Hydrogen" amount="4"/> <RightReagent name="Methane" amount="1"/> <RightReagent name="Water" amount="2"/> </Reaction> 

El primer protoorganismo LUCA con esta reacción se plantó dentro de uno de los resortes geotérmicos.

 <section name="Organisms"> <item name="LUCA" author="DEMI" x="300" y="30" reaction="CO2+4H2=CH4+2H2O"/> </section> 

Además, se incluyó un filtro en el programa para mostrar puntos que contenían metano y una mancha de metano comenzó a extenderse por todo el cuerpo. La primera célula puede recibir sustancias solo desde el punto en el que se encuentra, y la transferencia de sustancias se lleva a cabo debido a la difusión. Si reduce la cantidad de sustancias disponibles, entonces la velocidad de propagación de los productos de reacción se ralentiza bruscamente.

El programa implementa el modo de aproximación, cuando el punto aumenta a un cuadrado, que muestra una lista de sustancias y organismos vivos contenidos en él. Si se activa el filtro para varios elementos, entonces el color del elemento con la concentración relativa más alta en este punto se usa para colorear el punto, de lo contrario solo el agua que sería más visible siempre sería visible.

Selección

Los materiales de partida son abundantes, pero tarde o temprano todos se agotarán. Si una célula "digiere la comida" con éxito, entonces acumula "grasa" (energía interna) y puede multiplicarse por división y mutar durante la división. O morir de agotamiento. Su comportamiento también se hereda y está sujeto a mutaciones, durante las cuales cambia una parte insignificante de los parámetros del autómata celular. A continuación, se introducirán mutaciones controladas en el modelo, cuando el usuario solo indicará qué tipo de mutación le gustaría recibir. La mutación esperada ocurrirá con cierta probabilidad y la nueva especie debe poder sobrevivir para poder mutar más.

Entonces, tenemos una especie de protoorganismo-metanogeno, que necesita energía geotérmica. Se instala en la zona de la energía geotérmica, y las especies individuales que la difusión le quita - perecen. Los organismos muertos continúan tomando su lugar por un tiempo, y luego, si nadie los ha comido, desaparecen. El consumo de minerales para el crecimiento de los organismos no se realiza, respectivamente, cuando se descomponen, simplemente desaparecen. Después de comenzar la simulación, los organismos se multiplican rápidamente, ocupando toda el área alrededor de la fuente geotérmica. Después de un tiempo, las células muertas aparecen más allá de la acción de la energía geotérmica. Es interesante que a veces se puede notar que los organismos en el centro mismo mueren: aquellos que no tenían suficientes minerales se comieron todo en los accesos. La figura muestra organismos vivos en blanco y marrón muerto, el azul muestra agua, el círculo rosa muestra el área donde se siente la energía geotérmica (su intensidad disminuye con la distancia desde el centro).

Se describen varias fuentes de energía geotérmica en el mundo, el primer protoorganismo se plantó en una de ellas. Cuando la simulación duró lo suficiente (varias horas), me sorprendió descubrir que la fuente vecina también estaba poblada: algún cuerpo tuvo la suerte de llegar con vida.

No importa cuán grande sea el mundo, si solo se produce una reacción en él, todo el dióxido de carbono (o hidrógeno) se utilizará tarde o temprano, después de lo cual todos los organismos morirán de hambre, dejando atrás vastas reservas de metano.

La imagen incluye una visualización de un organismo vivo y metano (una mancha violeta que ha crecido alrededor de una fuente geotérmica) con una luz de fondo del sol (los primeros rayos comienzan a golpear la mancha de metano temprano en la mañana, el sol está a la derecha y el negro se muestra porque solo se muestran metano y vida organismos) y después de encender la iluminación completa.

Dada una distribución muy pobre de los recursos minerales, la población está al borde de la supervivencia: no más de unas pocas docenas de individuos. La figura muestra una opción cuando inicialmente solo había dos reacciones en cada punto de hidrógeno.

El archivo Snapshoot2017.rar contiene un archivo ejecutable compilado para Windows y archivos de soporte para él. No se requiere instalación, no deja rastros de su trabajo; para comenzar, simplemente descomprímalo y luego bórrelo. Para cambiar la configuración predeterminada: el archivo ThemeAero / template.demi se puede abrir en un editor de texto simple. Los controles se describen en la sección correspondiente de la wiki del proyecto.

Planes adicionales

La selección de organismos en función de su suerte y actos de variabilidad. Ahora necesitamos pasar a la evolución, mientras que manual. Agregue una mutación al archivo de configuración: un organismo con una reacción inversa que no requiere energía externa, pero es mucho menos eficaz. Ahora, cuando se divide un protoorganismo, ocasionalmente surgirá una especie hija, que ya no está vinculada a una fuente de energía geotérmica, pero que necesita un producto de actividad vital de primer tipo. El resultado debería ser un equilibrio entre las dos especies.

A continuación, tenemos energía solar sin explotar. Solo se puede ubicar un organismo en un punto del espacio, lo que los hace competir no solo por la energía y la materia, sino también por el espacio.

Conclusión

Por el momento, la principal dificultad es elegir una proporción de los objetos existentes del modelo para que permanezca estable e interesante. Esta es la proporción de los volúmenes de sustancias minerales, energías, velocidades, reacciones metabólicas, y luego las tareas del campo de la "naturaleza viva": cómo garantizar la codificación de los autómatas celulares. Más precisamente, solo necesitamos datos sobre el mundo circundante en una forma adaptada. El "ADN" debe ser compacto, capaz de mutaciones atómicas no destructivas, describir tanto la estructura del cuerpo (un conjunto de células: sistema nervioso, receptor, músculo, armadura, etc.) como el algoritmo de su acción.

En un futuro lejano, el modelo puede distribuirse: cada usuario tiene su propio jardín, donde cría sus propios organismos, se dispersa en el distrito y en el que ingresa el ganado de sus vecinos. La inclinación puede medirse como la prevalencia de una especie.

Para mí, este proyecto es entretenimiento y no planeo obtener ningún beneficio. Y el propósito del artículo es buscar personas interesadas en esta área, que puedan compartir sus mejores prácticas e ideas.

En el programa, el modelo se calcula técnicamente en una secuencia separada, su velocidad se puede estimar por la rapidez con que transcurre el tiempo del modelo y, en consecuencia, no depende de qué escala y con qué detalles se dibuja la imagen en la pantalla. También hay una secuencia separada que muestra una imagen del mundo del modelo. Su velocidad es mayor, se muestran menos puntos del modelo; por ejemplo, cuando se coloca un pequeño número de puntos en la pantalla con un aumento alto, fps es mayor que cuando todo el mundo está en el monitor ancho a la máxima distancia en la pantalla. La velocidad de visualización, que está limitada a 60 fps, se muestra en la esquina superior izquierda, no tiene sentido más rápido.

PD: El modelo es de código abierto bajo la GNU GPL Versión 3, 29 de junio de 2007 y está disponible para descargar a cualquiera que quiera experimentar o crear tenedores. Ensamblado con la biblioteca multiplataforma ClanLib en MS VS2015. El archivo binario para el sistema operativo Windows está en el archivo; no se instala en absoluto, sino que simplemente comienza después de desempaquetar. Supongo que compilar para otras plataformas no causará problemas. Template.xml se puede editar en un editor de texto adecuado, hay documentación en el github en la sección wiki.