⏳ Automat piaskowy

To automat komórkowy, w którym płótno jest siatką komórek, z których każda przechowuje jeden rodzaj materiału. Każda komórka podlega prostym lokalnym regułom w każdej klatce, a zbiorowy wynik wygląda jak fizyczne zachowanie piasku, wody i ognia. To zabawka typu sandbox, a nie precyzyjny solver płynów.

W każdym kroku fizyki siatka jest skanowana od dolnego wiersza w górę. Każda niepusta, niekamienna komórka próbuje się poruszyć zgodnie z regułą swojego materiału, a sprawdzane są reakcje między sąsiednimi komórkami. Nowy stan dowolnej komórki zależy tylko od niej samej i jej bezpośrednich sąsiadów.

Przyciski materiałów wybierają, czym malujesz: Piasek, Woda, Lawa, Kamień, Roślina, Gaz lub Gumka. Rozmiar pędzla ustala promień malowanego okrągłego obszaru, od 1 do 20 komórek. Speed ustala, ile kroków fizyki jest wykonywanych na każdą renderowaną klatkę, od 1 do 8. Clear opróżnia całą siatkę.

Skanowanie kolumn od lewej do prawej powodowałoby obciążenie ruchu w stronę jednej strony, więc piasek i woda dryfowałyby w preferowanym kierunku. Tasowanie kolejności kolumn w każdym kroku uśrednia to zjawisko, dając symetryczne, bardziej naturalnie wyglądające usypiska i przepływy.

Komórka piasku najpierw próbuje opaść prosto w dół, do pustej komórki lub wypierając wodę pod sobą. Jeśli jest zablokowana, próbuje zsunąć się po przekątnej do pustej komórki na dole po lewej lub prawej stronie. To przekątne zsuwanie tworzy charakterystyczny nachylony stos, a nie pionowy słup.

Lawa spadająca na wodę zamienia wodę w kamień i pozostawia po sobie parę. Lawa i ogień mogą podpalić sąsiednie komórki rośliny, które następnie płoną jako ogień. Ogień rozprzestrzenia się na sąsiednią roślinę, wypala się w gaz, a gaz powoli się rozprasza. Roślina może też powoli się rozprzestrzeniać tam, gdzie styka się z wodą.

Tylko w luźnym sensie. Woda opada, gdy poniżej jest wolne miejsce, w przeciwnym razie próbuje rozlać się na boki do trzech komórek. Daje to przekonujące gromadzenie się i wyrównywanie poziomu, ale ignoruje ciśnienie, lepkość i nieściśliwość, więc jest to przybliżenie jakościowe, a nie solver płynów Naviera-Stokesa.

Oddaje jakościową istotę ruchu sypkiego i płynnego: grawitację, usypywanie, przepływ i proste reakcje fazowe. Nie jest dokładna ilościowo, ponieważ komórki poruszają się najwyżej o jeden krok na klatkę na zgrubnej siatce, wykorzystując reguły probabilistyczne, bez rzeczywistych sił, pędu ani jednostek.

Speed ustala, ile kroków fizyki jest obliczanych dla każdej klatki rysowanej przez przeglądarkę. Przy wartości 1 symulacja przechodzi jeden krok na klatkę; przy 8 przechodzi osiem, więc materiały osiadają i reagują znacznie szybciej, kosztem większych obliczeń na klatkę.

Puste komórki nie mają czego przemieszczać, a kamień jest traktowany jako statyczne ciało stałe, które nie opada ani nie reaguje. Pominięcie obu utrzymuje szybkość pętli na klatkę, dzięki czemu symulacja może płynnie obsługiwać tysiące aktywnych komórek, wciąż sprawdzając każdą potencjalnie ruchomą cząstkę.

Oba są automatami komórkowymi, których globalne zachowanie wyłania się z prostych reguł stosowanych do każdej komórki na podstawie jej sąsiadów. Gra w życie, opracowana w 1970 roku, spopularyzowała ideę, że trywialne lokalne reguły mogą tworzyć bogate wzory; zabawki opadającego piasku stosują tę samą zasadę do materiałów sypkich i płynnych.