ब्रह्मांडीय। 7 साल

नमस्कार, हेब्र!

2012 में, मैंने अपने शौक के बारे में एक पोस्ट लिखी - कॉसमॉस: मल्टीसेल्यूलर जीवों के विकास को मॉडलिंग करना


तब से लगभग 7 साल बीत चुके हैं, जिसके दौरान मैंने इस परियोजना के विकास पर काम किया। आज मैं आपको थोड़ा सा बताना चाहता हूं कि मैंने क्या करना सीखा और कैसे मैं इस परियोजना को और विकसित करने की योजना बना रहा हूं।

प्रेरणा "बिग इवोल्यूशन"

कॉस्मॉस 2012 देखने से "विसर्जन प्रभाव" की भावना का एक बड़ा उदाहरण है, जो "GPU पर जीवन का अनुकरण" बनाने के लिए विचार के विकास में शुरुआती बिंदु था।

हालांकि, वास्तविक विकास वहां नहीं हुआ: प्रक्रिया लगातार विकसित होनी चाहिए, और लॉन्च के कुछ मिनट बाद कुछ अंतिम स्थिति में नहीं आना चाहिए।

यह पता चला कि सबसे कठिन बात यह है कि प्रजातियों के सबसे लंबे समय तक संभव विकास को प्राप्त करना है जो "विकास की सीमा तक नहीं जुटता है", वास्तविक विविधता का निर्माण करता है। फिर इन रूपों का पता लगाना संभव होगा, और फिर दिनों, हफ्तों, महीनों के लिए सिमुलेशन चलाने में वास्तविक रुचि होगी - अध्ययन के लिए तेजी से जटिल और विकसित रूपों की उपस्थिति का इंतजार करना।

भौतिक विज्ञान

आप किसी भी भौतिकी के बारे में सोच सकते हैं: जीपीयू की मदद से आप वास्तविक समय में विकासवादी प्रक्रियाओं के लिए पर्याप्त तत्वों की संख्या के साथ मॉडल की एक विस्तृत श्रृंखला का निर्माण कर सकते हैं। कुछ "तत्वों", "परमाणुओं", "कोशिकाओं" की बातचीत के सिद्धांतों का कोई भी संयोजन - रूपों के एक विकसित निर्माण को जन्म देता है जिसमें कुछ जटिल-संगठित सिमुलेशन सचमुच कुछ भी नहीं से आत्म-इकट्ठा कर सकते हैं।

शुरुआत में, मैं बहुकोशिकीय पदार्थ बनाना चाहता था जो ब्रह्मांड को एक दूसरे से सीधे "बिना गुजरने" की अनुमति देगा, एक मोज़ेक में एक दूसरे से जुड़ी गेंदों की संरचना होने पर, वास्तविक जीवों के सेलुलर ऊतकों के तरीके से।

जीवों को वास्तविक लोगों की तरह बनना आवश्यक था, और उनके शरीर की विभिन्न संरचना में भौतिक अर्थ दिखाई देते थे। आप ऐसी कोशिकाओं के साथ त्वचा, अंगों, मांसपेशियों, पैरों, आंतरिक अंगों के साथ एक शरीर को "आकर्षित" कर सकते हैं, और ऐसे शरीर वास्तव में मौजूद होंगे और सिमुलेशन के अंदर विकसित होंगे।

CUDA SDK का एक उदाहरण एक गोलाकार जाली के आधार पर गोल कणों के टकराने का एहसास था, जिससे कणों को केवल आस-पास के लोगों के साथ बातचीत करने की अनुमति मिलती है।

मुझे पता चला कि 3D उदाहरण कैसे काम करता है - और 2 डी के लिए अपना सिमुलेशन लिखा।
तत्कालीन GTX 580 पर, यह वास्तविक समय में 256 हजार कणों की गणना करने की अनुमति देता है।

क्युडा + जावास्क्रिप्ट

एक और समस्या यह थी कि मेरे लिए जावास्क्रिप्ट में एक कॉस्मिक अवधारणा के साथ आना सुविधाजनक था, जबकि वास्तव में बड़े पैमाने पर सिमुलेशन केवल GPU पर ही संभव हो गया था।

जेएस पर लगभग 100 गुना अधिक सुविधाजनक और तेज।
और एक GPU पर लगभग 1000 गुना तेज।

समाधान CUDA पर कण इंटरैक्शन की भौतिकी को लिखने के लिए था, और जावास्क्रिप्ट से कणों को बनाने और उनके मापदंडों को नियंत्रित करने का अवसर दिया, जो Google V8 इंजन को एकीकृत करता था जो तब स्क्रिप्टिंग भाषा के रूप में सिमुलेशन में दिखाई देता था।

मैंने कणों को उसी "रबर बैंड" से जोड़ने की क्षमता जोड़ी क्योंकि वे पहले रिक्त स्थान में जुड़े हुए थे। परिणामस्वरूप, कोई JS कंट्रोल स्क्रिप्ट में कोड लिख सकता है:

var ball1 = new Ball(); var ball2 = new Ball(); ball1.xy = [0,0]; ball1.rgb = [1,1,1]; ball2.xy = [1,0]; ball2.rgb = [1,1,1]; var link = new Link(ball1, ball2); 

और दो सफेद गेंदें स्क्रीन पर दिखाई दीं, जो एक "इलास्टिक बैंड" द्वारा एक दूसरे से जुड़ी हुई थीं।

पहले से ही इंजन के विकास के इस स्तर पर, आभासी भौतिकी के साथ प्रयोगों के लिए दिलचस्प अवसर दिखाई दिए:

संरचना

गेंदों में कई गुणों को जोड़कर, जैसे कि बंधन की ताकत, द्रव्यमान, आकार, लोच - मुझे एक जावास्क्रिप्ट-नियंत्रित निर्माता मिला जिसमें मैं हजारों जीवों की संरचनाओं को विभिन्न भौतिक गुणों की कोशिकाओं से बना सकता हूं - और यह सब वास्तविक समय में GPU द्वारा गणना की गई थी।

मूल्य और गुणवत्ता के बीच संतुलन के रूप में, एक ऑक्टोपस का एक नरम सुव्यवस्थित आकार चुना गया था।

शरीर के प्रत्येक तत्व (केंद्र, अंग) को न्यूनतम आवश्यक गेंदों की संख्या का उपयोग करके महसूस किया जाता है, जबकि वॉल्यूम और द्रव्यमान स्वाभाविक रूप से वितरित किए जाते हैं - जहां अंग केंद्र की ओर मोटा हो जाते हैं - मामला अधिक टिकाऊ और बड़े पैमाने पर हो जाता है:

गतिशीलता

अगला कदम ब्रह्मांडीय निकायों की गतिशीलता बनाना था। मांसपेशियों को बनाना आसान था - यह पंजे के साथ गेंदों के बीच संबंधों को कसने के लिए पर्याप्त था, और इससे मांसपेशियों के संकुचन का असर हुआ।

अभिनय न्यूरॉन्स इन मांसपेशियों से जुड़ते हैं, और अगर कोई संकेत होता है, तो मांसपेशी सिकुड़ती है। प्रति अंग दो मांसपेशियों - एक पूरी तरह से नियंत्रणीय दो आयामी ऑक्टोपस।

एक छोटे से बेतरतीब ढंग से उत्परिवर्तित तंत्रिका नेटवर्क (10-100 न्यूरॉन्स के आदेश के) की मदद से और कसौटी के अनुसार सर्वश्रेष्ठ व्यक्तियों का एक सरल चयन, उदाहरण के लिए, "जो आगे बढ़ सकता था", आप प्रत्येक व्यक्ति के शरीर के आकार के लिए आवश्यक गतिरोध को कॉल कर सकते हैं:

उत्पत्ति

एक और सक्रिय रूप से खोजा गया शरीर का आकार "हेक्सोइड्स" है। ऐसे प्राणियों के शरीर कोशिकाओं से बने होते हैं जो षट्भुज के करीब गैर-सख्त जाली के आधार पर एक ही आकार की गेंदों से मनमाना आकार बनाते हैं।

यह रूप शरीर के आकार और गतिशीलता के साथ-साथ "संयोजन के रूप में" विकास के अध्ययन के लिए अच्छी तरह से अनुकूल है, जबकि विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं के साथ प्रयोगों की क्षमता को अधिकतम करते हुए, ताकत और कार्य में भिन्नता है। उदाहरण के लिए, कॉस्मिक बॉडी में ठोस कोशिकाओं के संयोजन शामिल हो सकते हैं जो प्राणी के फ्रेम और मांसपेशियों को बनाते हैं जो संरचना को गति में सेट करते हैं।

इसके बाद, जब इन सिद्धांतों के आधार पर, एक जटिल निवास स्थान में डूब जाते हैं, तो जीवों के अलग-अलग रूपों को विकसित किया जा सकता है - जिनमें से कुछ अधिक "बख्तरबंद" होंगे, अन्य को त्वरित आंदोलन के लिए डिज़ाइन किया गया है, दूसरों को एक प्रभावी हमले के लिए, आदि।

शिकार और प्रजनन

यदि ब्रह्मांड को एक-दूसरे का शिकार करना सिखाया जाता है, तो सिमुलेशन में पदार्थ की मात्रा स्थिर रह सकती है, जबकि पीढ़ियों के जीव एक-दूसरे को सफल होंगे।

तब स्थिर खाद्य श्रृंखलाएँ बन सकती हैं और प्राणियों की विभिन्न प्रजातियों के सह-विकास की एक बड़ी प्रक्रिया शुरू होती है।

पहले प्रयोग के लिए, मैंने 4 प्रकार की कोशिकाओं का उपयोग किया:

• पाचन कोशिका (रंगीन) - जब एक और ब्रह्मांडीय शरीर को छूता है, तो एक टुकड़ा काटता है
• कवच (प्रकाश) - एक मजबूत यांत्रिक पिंजरा जिसे काट नहीं सकते
• संयोजी ऊतक (ग्रे) - नरम लोचदार कपड़े
• मोटर सेल (अंधेरा) - अंतरिक्ष को तेजी से स्थानांतरित करने की अनुमति देता है

जैसे ही ब्रह्माण्ड पर्याप्त संख्या में कोशिकाओं को खाता है, यह "विभाजित" हो जाता है, जिससे इसकी थोड़ी उत्परिवर्तित प्रति पास हो जाती है।

इस तरह की प्रक्रिया पहले से ही एक विभेदित संरचना और व्यवहार के साथ रूप उत्पन्न कर रही है:

वास

खाली ठंडी जगह रहने के लिए सबसे अच्छी जगह नहीं है।

एक आभासी बायोम बनाने के लिए, आप बुनियादी निर्माण सामग्री का उपयोग कर सकते हैं - मिट्टी, पानी, प्रकाश और पौधों की कोशिकाओं के कण जो विकास में सक्षम हैं।

मिट्टी के कण एक दूसरे के साथ मिलकर एक ठोस प्लेटफॉर्म बनाते हैं। यदि पानी के कण उस पर लग गए तो मिट्टी गीली हो सकती है।

नम मिट्टी पर, अच्छी रोशनी में, पौधे विकसित हो सकते हैं। पादप द्रव्यमान पशु रूपों के लिए जैविक भोजन का प्राथमिक स्रोत है।

जानवरों के शरीर, क्षय, अकार्बनिक पदार्थ वापस बायोम पारिस्थितिकी तंत्र में लौटते हैं।

पुनश्च

यह एक समीक्षा लेख है, जिसके आयाम उन सभी क्षेत्रों के सुसंगत प्रकटीकरण की अनुमति नहीं देते हैं जिसमें परियोजना विकसित हो रही है।

अब मैं एक पूर्ण-विशेषताओं वाले इंटरएक्टिव डिजाइनर पर काम कर रहा हूं जो आपको सैंडबॉक्स मोड में "स्पेस गेम खेलने" का अवसर देगा, नए प्रकार के जीवों को डिजाइन करेगा, पारिस्थितिकी प्रणालियों को "गॉड मोड में" आकर्षित करेगा और वास्तविक समय में विकास का निरीक्षण करेगा।

तकनीकी भाग के रूप में, प्रगति अभी भी स्थिर नहीं है: 2012 के बाद से, विकास प्रतिमान 4 बार बदल गया है, धीरे-धीरे CUDA + JS कॉन्सेप्ट से चलते हुए इस लेख में GPU ORM मॉडल की ओर बताया गया है जो पूरी तरह से GPU की तरफ काम करते हैं और संग्रहीत प्रक्रियाओं के लिए अपनी स्वयं की भाषा है।

यह सब, आपके ध्यान के लिए धन्यवाद!

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निष्कर्ष में - थोड़ा काम कर अंतर्दृष्टि: