Processing中制作沙粒溶解动画：智慧从乌合之众中涌现

Processing能够以相对简单的方式对很多元胞自动机进行模拟，此外它还内置了一些例子。比如file/examples/topics/cellularautomata/game of life 就是很简单的一个，它把画布切割成网状格，每个格子只有两种状态：“生”和“死”，而这种状态由环绕着它的八个格子的生死状态来决定，只有当八个格子中有两个或三个“生格子”的时候，该格子才能“生”，大于三个，则因“拥挤”而死，小于两个，则因“孤独”而死。遵循着这个原则，画布上所有格子不断进化，生生死死，最后得到一个相对较稳定的状态。这个模型说起来也是对生活中很多现象的抽象化表达。
题图的砂堆模型，应用的是另一种元胞自动机的规则，叫做blockcellularautomaton，可以译作分块式元胞自动机，就是把所有元胞按照位置分为若干个均匀的“块”，每一各块内部的元胞根据规则作出相应活动；紧接着下一步把元胞重新划块，重新块内作用；再分块，再作用，周而复始，不断变化。这在模拟物理运动时非常好用（这几句看不懂没关系，继续往下看）。
Margolusneighborhood就是这个分块式模型里最简单的模型。把平面内所有元胞按照2*2分割成块（如绿线所示分割），计算块内四个元胞的相互作用并更新状态；然后错一行一列重新进行分割（如蓝线），块内相互作用并更新元胞状态；再按绿线分割；再按蓝线分割；如此往复。

题图的代码及注释如下，这个例子里每个像素点就是一个元胞。
boolean jump; //一个让块的分割线在蓝线和绿线之间来回切换的参数
boolean p1,p2,p3,p4; //每个块内四个元胞的状态，p1代表左上，p2右上，p3左下，p4右下
BlockquadCube; //后面写了一个类叫做Block，主要内容就是块内四个元胞如何根据现有的状态更新状态
boolean[]status=newboolean[4]; //建个数组储存四个元胞状态
PFontyahei; //声明字体
void setup(){
size(400,300);
background(0);
frameRate(30); //画布的帧率，通过这个参数可以控制坍塌的速度
yahei=createFont("MSYHBD.TTF",160);
//写这句之前你需要先在c盘font文件夹里找到雅黑字体并拖到当前代码窗口里
textFont(yahei); //使用字体
fill(255); //字体填充色
text("节操",50,200); //写字
}
void draw(){
if(jump==false){ //false时使用绿线的方法分割，true时使用蓝线方法切割
for(int i=0;i<width-1;i+=2){ //每一列
for(intj=0;j<height-1;j+=2){ //每一行
if(get(i,j)==color(255)){p1=true;}else{p1=false;} //根据每个像素点的颜色求得其状态
if(get(i+1,j)==color(255)){p2=true;}else{p2=false;}
if(get(i,j+1)==color(255)){p3=true;}else{p3=false;}
if(get(i+1,j+1)==color(255)){p4=true;}else{p4=false;}
quadCube=new Block(p1,p2,p3,p4); //四个状态导入到类里运算
status=quadCube.output(); //得到更新后的状态
if(status[0]==true){set(i,j,color(255));}else{set(i,j,color(0));} //根据状态给每个像素点上色
if(status[1]==true){set(i+1,j,color(255));}else{set(i+1,j,color(0));}
if(status[2]==true){set(i,j+1,color(255));}else{set(i,j+1,color(0));}
if(status[3]==true){set(i+1,j+1,color(255));}else{set(i+1,j+1,color(0));}
}
}
jump=true; //切换下状态，下一帧里按照蓝线切割了
}else{
//按照蓝线切割
for(int i=1;i<width-1;i+=2){ //每一列
for(intj=1;j<height-1;j+=2){ //每一行
if(get(i,j)==color(255)){p1=true;}else{p1=false;}
if(get(i+1,j)==color(255)){p2=true;}else{p2=false;}
if(get(i,j+1)==color(255)){p3=true;}else{p3=false;}
if(get(i+1,j+1)==color(255)){p4=true;}else{p4=false;}
quadCube=new Block(p1,p2,p3,p4);
status=quadCube.output();
if(status[0]==true){set(i,j,color(255));}else{set(i,j,color(0));}
if(status[1]==true){set(i+1,j,color(255));}else{set(i+1,j,color(0));}
if(status[2]==true){set(i,j+1,color(255));}else{set(i,j+1,color(0));}
if(status[3]==true){set(i+1,j+1,color(255));}else{set(i+1,j+1,color(0));}
}
}
jump=false; //切换回绿线
}
}
//下面是专门计算状态的类，看着挺长，实际上就是用if 和 else if对上面那个沙堆规则图进行了代码化表达
class Block {
boolean s1, s2, s3, s4;
float possibility=35f; //这里的f是用来声明35是个浮点数而不是整数，有35的概率“阻塞”
boolean result[]=new boolean[4];
Block(boolean i1, boolean i2, boolean i3,boolean i4) {
if(i1==false && i2==false && i3==false &&i4==false) {
s1=false;
s2=false;
s3=false;
s4=false;
}
else if(i3==true && i4==true) {
s1=i1;
s2=i2;
s3=i3;
s4=i4;
}
else if(i1==true && i2==true && i3==false &&i4==true) {
s1=false;
s2=true;
s3=true;
s4=true;
}
else if(i1==true && i2==true && i3==true &&i4==false) {
s1=true;
s2=false;
s3=true;
s4=true;
}
else if(i1==true && i2==false && i3==true &&i4==false) {
s1=false;
s2=false;
s3=true;
s4=true;
}
else if(i1==false && i2==true && i3==false &&i4==true) {
s1=false;
s2=false;
s3=true;
s4=true;
}
else if(i1==true && i2==true && i3==false &&i4==false) {
float odd=random(100);
if (odd
s1=true;
s2=true;
s3=false;
s4=false;
}
else {
s1=false;
s2=false;
s3=true;
s4=true;
}
}
else if(i1==true) {
s1=false;
s2=false;
s3=true;
s4=false;
}
else if(i2==true) {
s1=false;
s2=false;
s3=false;
s4=true;
}
else {
s1=i1;
s2=i2;
s3=i3;
s4=i4;
}
}
boolean[] output() { //这里返回数组的写法要多留心下，我写错了好多回
boolean[]result= {
s1, s2, s3, s4
};
returnresult;
}
}
这段代码里溶解的是汉字，换成图片等同样能收到不错的视觉效果。

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