Простая симуляция бактерий, управляемых нейронной сетью и живущих в однообразном виртуальном мире.
В симуляции есть бактерии, выглядящие как цветные квадратики и три зоны, в которых отображаются данные, бактерии получают энергию или размножаются.
Бактерии выглядят как квадратики, окрашенные в разные цвета. У бактерии есть энергия и возраст. С каждым тиком энергия бактерии уменьшается, а возраст увеличивается. Расход энергии не зависит от скорости передвижения. Бактерия погибает если у неё станет станет слишком мало энергии, или она "состарится". При рождении бактерия получает определённое количество энергии.
Цвет бактерии зависит от того, какой у неё предок (цвет передаётся по наследству), а яркость показывает количество энергии (чем светлее бактерия, тем больше у неё энергии). Цвет бактерии меняется при мутации.
Бактерия знает свой возраст, количество энергии, позицию по x и y. В нейросети бактерии всего 3 слоя. Она не видит другие бактерии и не может с ними взаимодействовать, она может только передвигаться по оси x и y. Вам может это показаться скучным, и что интересных результатов не будет, но даже с такими примитивными бактериями, появляются относительно умные и приспособленные бактерии с необычным поведением.
При рождении у бактерии есть небольшой шанс мутации. Если бактерия мутирует, она немного меняет свой цвет и меняются некоторые веса её нейросети. Мутация может быть удачной, что приводит к появлению нового ещё более приспособленного вида, или, что чаще всего происходит, неудачной, в результате чего бактерия погибает от осознания своей никчёмности.
Бактерии не могут размножаться и получать энергию когда и где захотят. Для этого им нужно находиться в определённых зонах.
Всего существует три зоны: жёлтая, в которой бактерии получают энергию, зелёная, в которой бактерии размножаются, и белая для отображения данных симуляции (бактерии не могут в неё попасть).
Если бактерия находится в жёлтой зоне, она получает определённое количество энергии за каждый тик. По моей задумке бактерия должна прийти в эту зону для накопления энергии, чтобы в будущем дать большое потомство.
В зелёной зоне каждые несколько тиков бактерия создаёт новую бактерию с точно такими же мозгами и цветом (если не произойдёт мутация) как у неё, затрачивая на это определённое количество энергии.
В белую зону бактерии попасть не могут. Здесь отображаются такие данные как FPS, общее количество бактерий в симуляции и количество бактерий определённых видов. Это полезно для определения доминирующего вида и обнаружения бактерий-мутантов.
Это мой первый проект, полностью написанный на JavaScript, поэтому не судите строго, можете не говорить, что код плохой, т.к. я и сам это знаю.
Весь JavaScript код расположен в папке scripts.
В главном файле script.js создаётся основной класс игры и подключаются другие файлы. Здесь находится главный цикл, отображается симуляция, создаются бактерии.
Файл inputHandler.js содержит обработчик нажатия клавиши пробел для паузы.
В файле zones.js код всех зон.
Второй по важности файл bacteria.js содержит в себе код бактерий, он подключает и использует нейросеть для каждой бактерии, в нём происходят мутации.
Нейросеть я написал самостоятельно с нуля в файле network.js. В нём есть класс Network, который принимает в качестве параметра список слоёв. Класс Layer принимает параметры: количество входов слоя, количество нейронов в слое, функция активации, наличие биаса. У нейросети есть методы для обработки данных и мутации. По сути один объект слоя можно использовать как самостоятельную нейросеть без скрытых слоёв.
В файле config.js находятся константы для настройки симуляции.
Стандартные настройки предполагают необходимость бактериям перемещаться от жёлтой зоны к зелёной. То есть у бактерий будет относительно сложное поведение. Но если вы хотите поиграться с настройками и заставить бактерий страдать создать для бактерий свои условия, вам нужно изменить переменные в файле config.js. Я думаю, с этим справится даже тот, кто никогда не писал код на JavaScript кабажабе привет.
Вот список переменных в файле config.js и их назначение:
NUM_BACTERIA- количество бактерий, появляющихся при запускеBACTERIA_SPEED- скорость бактерийMAX_AGE- максимальный возраст бактерии, при котором она умирает от старостиREPR_COST- сколько энергии тратит бактерия, когда отпочковывает новую бактериюREPR_INTERVAL- каждые сколько тиков бактерия размножается в зелёной зонеREPR_START- сколько тиков должна ждать бактерия, чтобы дать первый раз потомствоMUT_RATE- шанс мутации бактерии от 0 до 1MUT_SIZE- шанс мутации одного веса нейросети мутировавшей бактерии от 0 до 1GETTING_ENERGY- сколько энергии бактерия получает в жёлтой зонеMAX_ENERGY- максимальное количество энергии, которое может иметь бактерияENERGY_BIRTH- сколько энергии получает бактерия при рожденииENERGY_USAGE- сколько энергии бактерия теряет каждый тикYELLOW_ZONE_X- позиция по x жёлтой зоны (координаты 0 0 в левом верхнем углу)YELLOW_ZONE_WIDTH- ширина жёлтой зоныYELLOW_ZONE_HEIGHT- высота жёлтой зоныGREEN_ZONE_X- позиция по x зелёной зоныGREEN_ZONE_WIDTH- ширина зелёной зоныGREEN_ZONE_HEIGHT- высота зелёной зоны
Если вы хотите изменить структуру нейросети бактерий, измените строки с 42 по 46 в файле bacteria.js.
На данный момент существует всего два элемента управления: пауза и кнопки отображения конкретного вида.
При нажатии на клавишу Пробел, симуляция ставится на паузу, останавливается движение бактерий, получение ими энергии, размножение.
Кнопки отображения вида располагаются в правой части экрана около счётчика своего вида. Они представляют собой кружок с красной обводкой, если деактивированы, и такой же кружок, но с красным кругом в центре, если активированы. Если активирована хотя бы одна такая кнопка, то будут отображаться только те виды, у которых включена такая кнопка, бактерии остальных видов будут скрыты, но продолжат своё существование и развитие. Если все бактерии показываемого вида умрут или вид будет вытеснен из таблицы видов, то его кнопка будет автоматически деактивирована.
То есть, если вы, например, нажмёте кнопки отображения вида напротив красного и синего вида (в белой зоне), то будут показаны только синие и красные бактерии. Если вы снова нажмёте на кнопки отображения вида напротив красного и синего вида, или красный и синий виды вымрут, или красный и синий виды будут смещены вниз за пределы экрана в таблице видов, то снова будут показываться все бактерии.
Эта функция удобна, когда нужно проследить за поведением одного или нескольких видов бактерий, чтобы наблюдениям не мешали другие бактерии.
Это мой первый проект с симуляцией эволюции. Надеюсь, он вам понравится.
В скором времени я начну писать новую симуляцию бактерий, ещё более интересную!