Жёлтый слизевик Physarum polycephalum — одна-единственная клетка с множеством ядер. Мозга у неё нет, но она проходит лабиринты и соединяет кусочки еды сетью трубок — экономной и надёжной, как хорошо спроектированная железная дорога. Этот слой выращивает такие сети по модели, где слизевик заменён сотнями тысяч простейших «агентов».
Как это устроено
Агент — точка с направлением движения. На карте следов он «нюхает» три места на расстоянии d впереди: прямо по курсу и под углом α влево и вправо. Потом поворачивает к самому сильному запаху, делает шаг и оставляет порцию своего следа, а карта тем временем расплывается и испаряется.
Всё держится на положительной обратной связи: где прошло много агентов, пахнет сильнее, и туда сворачивают новые. Нахоженные тропы толстеют, заброшенные выветриваются — так и настоящий слизевик утолщает трубки, по которым течёт больше протоплазмы, и бросает остальные. Характер сети задают прежде всего углы и дальность сенсоров. В режиме «сеть» агент смотрит на 45° в стороны, а поворачивает на 22,5°; в «дендритах» наоборот — смотрит всего на 15°, а поворачивает на 60°. Симуляция идёт на видеокарте на торе, поэтому картинка — бесшовный тайл. Если видов несколько, каждый чует свой след за вычетом чужих и сторонится соседей.
Немного истории
В 2000 году японский биолог Тосиюки Накагаки показал в Nature, что слизевик проходит лабиринт: заполнив все коридоры, он отступает из тупиков и оставляет одну трубку по кратчайшему пути между двумя порциями еды. В 2010-м Ацуси Теро, Накагаки и коллеги разложили овсяные хлопья по карте окрестностей Токио на местах городов, а горы и побережье обозначили светом, которого слизевик избегает. Клетка сплела сеть, сравнимую с настоящей железной дорогой по длине путей, эффективности и устойчивости к обрывам. Обе работы получили Шнобелевские премии — в 2008 и 2010 годах. В том же 2010 году Джефф Джонс опубликовал агентную модель, которая работает в этом слое: никаких уравнений течения, только частицы, запах и три правила.
Что покрутить
- Переберите «Режим»: одни и те же правила с шестью наборами чисел дают сеть, коралл, кольца, дендриты, паутину и пятна.
- «Старт» «чашка» растит сеть внутри круга, как в чашке Петри, а «взрыв из центра» выпускает всех агентов из одной точки.
- «Видов» 2 или 3 — виды сторонятся чужих следов и делят поле на территории, каждый своим цветом.
- В режиме «свой» поднимите «Испарение» — слабые жилки пропадут; большой «След» насыщает карту, и жилки расплываются в ленты.
- Включите анимацию — сеть продолжит перестраиваться, — а сверху положите эффект «Свечение»: жилки загорятся, как неон.
Реакция–диффузия
Клеточные автоматы
Жилкование