feat(dominium): dominium-physics — ciclo del motor (difusión + tick)

- diffuse — ecuación de fluidos discreta sobre los 3 campos dinámicos
  (materia/psique/poder): cada celda intercambia con sus 4 vecinas +
  entropía. Buffer de lectura separado (lee estado viejo). oro y
  degradacion no difunden.
- tick — un paso completo: difusión → transiciones (agente exhausto se
  fuerza a Pelear) → acciones de los agentes → envejecimiento + cosecha
  (la energía del muerto vuelve como materia/fertilidad). run() corre N.

Determinista bit-exacto: aritmética f32 en orden fijo, sin HashMap ni
reducciones paralelas. Test `run_is_deterministic` verifica que mismo
input → mismo estado bit a bit.

7 tests verdes. cargo check --workspace verde. dominium ya CORRE
(core + physics = simulación funcional).

Co-Authored-By: Claude Opus 4.7 <noreply@anthropic.com>
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sergio
2026-05-20 16:08:01 +00:00
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@@ -32,6 +32,10 @@ pub struct SimParams {
pub desperation_threshold: f32,
/// Edad máxima; al superarla el agente muere.
pub max_edad: u32,
/// Fracción que cada celda difunde hacia sus 4 vecinas por tick (0-1).
pub diffusion_rate: f32,
/// Tasa de pérdida natural (entropía) de los campos por tick (0-1).
pub entropy_rate: f32,
}
impl Default for SimParams {
@@ -49,6 +53,8 @@ impl Default for SimParams {
absorb_frac: 0.50,
desperation_threshold: 5.0,
max_edad: 1000,
diffusion_rate: 0.10,
entropy_rate: 0.01,
}
}
}
@@ -0,0 +1,11 @@
[package]
name = "dominium-physics"
version.workspace = true
edition.workspace = true
license.workspace = true
authors.workspace = true
publish.workspace = true
description = "dominium — ciclo del motor: difusión + entropía de los campos + tick completo (transiciones, acciones, envejecimiento). Determinista bit-exacto."
[dependencies]
dominium-core = { path = "../dominium-core" }
@@ -0,0 +1,97 @@
//! Difusión y entropía de los campos de la grilla.
//!
//! Ecuación de fluidos discreta: cada celda intercambia una fracción de
//! su valor con sus 4 vecinas, y luego pierde una fracción al ambiente
//! (entropía). Difunden los 3 campos dinámicos — materia, psique,
//! poder. `oro` (materia sólida) y `degradacion` (cicatriz permanente)
//! no difunden.
use dominium_core::{Grid, SimParams};
/// Difunde una sola capa: `new[c] = c + rate·(media_vecinos c)`, y luego
/// aplica la entropía. Usa un buffer de lectura separado (la difusión
/// debe leer el estado viejo).
fn diffuse_layer(layer: &mut [f32], width: usize, height: usize, rate: f32, entropy: f32) {
let old = layer.to_vec();
for y in 0..height {
for x in 0..width {
let c = y * width + x;
let mut sum = 0.0f32;
let mut count = 0.0f32;
// 4-vecindad (von Neumann), bordes sin wrap.
if x > 0 {
sum += old[c - 1];
count += 1.0;
}
if x + 1 < width {
sum += old[c + 1];
count += 1.0;
}
if y > 0 {
sum += old[c - width];
count += 1.0;
}
if y + 1 < height {
sum += old[c + width];
count += 1.0;
}
let neighbor_avg = if count > 0.0 { sum / count } else { old[c] };
let diffused = old[c] + rate * (neighbor_avg - old[c]);
layer[c] = diffused * (1.0 - entropy);
}
}
}
/// Aplica un paso de difusión + entropía a los 3 campos dinámicos.
pub fn diffuse(grid: &mut Grid, p: &SimParams) {
let (w, h) = (grid.width, grid.height);
let (rate, ent) = (p.diffusion_rate, p.entropy_rate);
diffuse_layer(&mut grid.materia, w, h, rate, ent);
diffuse_layer(&mut grid.psique, w, h, rate, ent);
diffuse_layer(&mut grid.poder, w, h, rate, ent);
}
#[cfg(test)]
mod tests {
use super::*;
#[test]
fn diffusion_spreads_a_spike_to_neighbors() {
let mut g = Grid::new(5, 5);
let center = g.idx(2, 2);
g.materia[center] = 100.0;
let p = SimParams::default();
diffuse(&mut g, &p);
// El pico bajó; las vecinas subieron desde 0.
assert!(g.materia[center] < 100.0);
assert!(g.materia[g.idx(1, 2)] > 0.0);
assert!(g.materia[g.idx(3, 2)] > 0.0);
}
#[test]
fn entropy_decays_a_uniform_field() {
let mut g = Grid::new(4, 4);
for v in g.psique.iter_mut() {
*v = 10.0;
}
let p = SimParams::default();
diffuse(&mut g, &p);
// Campo uniforme: la difusión no cambia nada, pero la entropía sí.
for &v in &g.psique {
assert!(v < 10.0 && v > 9.0);
}
}
#[test]
fn diffusion_conserves_mass_minus_entropy() {
let mut g = Grid::new(6, 6);
let c = g.idx(3, 3);
g.materia[c] = 60.0;
let total_before: f32 = g.materia.iter().sum();
let mut p = SimParams::default();
p.entropy_rate = 0.0; // sin pérdida → masa conservada
diffuse(&mut g, &p);
let total_after: f32 = g.materia.iter().sum();
assert!((total_before - total_after).abs() < 1e-2);
}
}
@@ -0,0 +1,17 @@
//! `dominium-physics` — el ciclo del motor de simulación.
//!
//! - [`diffuse`] — difusión + entropía de los campos de la grilla.
//! - [`tick`] — un paso completo: difusión → transiciones → acciones →
//! envejecimiento/cosecha. [`tick::run`] corre N pasos.
//!
//! Determinista bit-exacto: sólo aritmética f32 en orden fijo, sin
//! HashMap iteration ni reducciones paralelas. Mismo seed → mismo estado
//! en cualquier plataforma.
#![forbid(unsafe_code)]
pub mod diffuse;
pub mod tick;
pub use diffuse::diffuse;
pub use tick::{run, tick};
@@ -0,0 +1,142 @@
//! El ciclo del motor — un `tick` completo de la simulación.
//!
//! Orden fijo: difusión/entropía → evaluación de transiciones → acciones
//! de los agentes → envejecimiento y cosecha de muertos.
use crate::diffuse::diffuse;
use dominium_core::{SimParams, World};
/// Evaluación de transiciones: un agente exhausto se fuerza a `Pelear`.
fn apply_transitions(world: &mut World, p: &SimParams) {
for i in 0..world.lemmings.len() {
if world.lemmings.energia[i] < p.desperation_threshold {
world.lemmings.accion[i] = 5; // Degradar (Pelear)
}
}
}
/// Envejece a los agentes y cosecha a los muertos: la energía remanente
/// de un agente que muere se inyecta como fertilidad (`materia`) en su
/// celda. Devuelve cuántos murieron.
fn age_and_reap(world: &mut World, p: &SimParams) -> usize {
for e in world.lemmings.edad.iter_mut() {
*e += 1;
}
// Recolecta los índices muertos (energía agotada o edad excedida).
let mut dead: Vec<usize> = (0..world.lemmings.len())
.filter(|&i| {
world.lemmings.energia[i] <= 0.0 || world.lemmings.edad[i] > p.max_edad
})
.collect();
// Remueve de mayor a menor índice: swap_remove no invalida los menores.
dead.sort_unstable_by(|a, b| b.cmp(a));
let count = dead.len();
for i in dead {
let (cx, cy) = world
.grid
.clamp_cell(world.lemmings.pos_x[i], world.lemmings.pos_y[i]);
let idx = world.grid.idx(cx, cy);
// La energía remanente vuelve a la tierra como biomasa.
let remnant = world.lemmings.energia[i].max(0.0);
world.grid.materia[idx] += remnant;
world.lemmings.remove(i);
}
count
}
/// Un paso completo de la simulación.
pub fn tick(world: &mut World, p: &SimParams) {
// 1. Difusión y entropía sobre los campos.
diffuse(&mut world.grid, p);
// 2. Transiciones de estado forzadas.
apply_transitions(world, p);
// 3. Acciones de los agentes. Se fija `n` antes del loop: los hijos
// que `Replicar` agrega al final NO actúan este tick.
let n = world.lemmings.len();
for i in 0..n {
if i < world.lemmings.len() {
world.step_lemming(i, p);
}
}
// 4. Envejecer + cosechar muertos.
age_and_reap(world, p);
}
/// Corre `steps` ticks seguidos.
pub fn run(world: &mut World, p: &SimParams, steps: usize) {
for _ in 0..steps {
tick(world, p);
}
}
#[cfg(test)]
mod tests {
use super::*;
#[test]
fn exhausted_agent_is_forced_to_fight() {
let mut w = World::new(8, 8);
w.lemmings.spawn(4.0, 4.0, 1.0, [0.0; 4]); // energía 1 < umbral 5
w.lemmings.accion[0] = 0; // Mover
let p = SimParams::default();
apply_transitions(&mut w, &p);
assert_eq!(w.lemmings.accion[0], 5); // forzado a Degradar
}
#[test]
fn dead_agent_returns_energy_as_materia() {
let mut w = World::new(8, 8);
// Agente sin energía → muere este tick.
w.lemmings.spawn(4.0, 4.0, 0.0, [0.0; 4]);
let idx = w.grid.idx(4, 4);
let p = SimParams::default();
let reaped = age_and_reap(&mut w, &p);
assert_eq!(reaped, 1);
assert_eq!(w.lemmings.len(), 0);
// (energía remanente 0 → materia no sube, pero no panickea)
assert!(w.grid.materia[idx] >= 0.0);
}
#[test]
fn tick_runs_without_panicking_on_a_populated_world() {
let mut w = World::new(32, 32);
for k in 0..20 {
let x = (k % 8) as f32 + 2.0;
let y = (k / 8) as f32 + 2.0;
w.lemmings.spawn(x, y, 30.0, [1.0, 0.2, 0.5, 0.1]);
w.lemmings.accion[k] = (k % 6) as u8;
}
// Sembrar algo de materia.
for c in w.grid.materia.iter_mut() {
*c = 5.0;
}
let p = SimParams::default();
run(&mut w, &p, 50);
// La sim avanzó 50 ticks sin romperse.
assert!(w.lemmings.edad.iter().all(|&e| e <= 50));
}
#[test]
fn run_is_deterministic() {
let build = || {
let mut w = World::new(16, 16);
for k in 0..10 {
w.lemmings.spawn(3.0 + k as f32, 8.0, 40.0, [1.0, 0.0, 0.3, 0.0]);
w.lemmings.accion[k] = (k % 6) as u8;
}
for c in w.grid.materia.iter_mut() {
*c = 3.0;
}
w
};
let p = SimParams::default();
let mut a = build();
let mut b = build();
run(&mut a, &p, 30);
run(&mut b, &p, 30);
// Mismo input → mismo estado, bit a bit.
assert_eq!(a.lemmings.pos_x, b.lemmings.pos_x);
assert_eq!(a.lemmings.energia, b.lemmings.energia);
assert_eq!(a.grid.materia, b.grid.materia);
}
}