脳も設計図もないのに、粘菌の網や動物の模様が形になるわけ

type Model = "slime" | "colony" | "turing";const DISH = 90; // 皿の直径 mmconst GRID: Record<Model, number[]> = { slime: [320, 512, 768], colony: [320, 448, 576], turing: [192, 256, 384] }; // 格子の一辺のマスの数(画質 0・1・2)const BUDGET = [1.4e6, 3.2e6, 6.4e6]; // 1 コマで計算するマスと粒の数の上限(画質 0・1・2)const INSIDE = 0.985; // 皿の内側(半径に対する割合)// 粘菌の粒。長さは mm、時間は分const AG = [200, 320, 480]; // 粒の面の一辺(粒の数はこの 2 乗。皿の中のマスの約半分)const SLIME = {  SA: (22.5 * Math.PI) / 180, RA: (45 * Math.PI) / 180, // センサーの角度・1 回に回る角度  SO: 3.2, // センサーまでの距離 mm  V: 0.35, // 粒の速さ mm/分(1 時間に 2.1 cm)  LOST: 105, // 別の餌に着かないままこの道のり(mm)を進んだ粒は、つながった餌へ移す  FOOD: 1.9, // 餌(オートミールのかけら)の半径 mm  DEP: 5, // 粒が 1 歩ごとに残す匂い  FE: 10, // 餌が 1 刻みに出す匂い(餌の上のマスに足す)  CAP: 1, // 1 マスに入れる粒の数(混んだマスへは進まず、向きを変える)  RATE: 60, // 速さ 1 倍で 1 秒に進める時間(分)};const MAXFOOD = 20;// 細菌の集まり(無次元)const COL = { L: 500, S0: 2, BM: 0.71, SIG: 2.5, MIN: 2.4, RATE: 12.5, THR: 0.08, RING: 3 };//   L 皿の直径・S0 菌の動きやすさを決める数 σ0・BM と SIG 植える菌の濃さと広がり(b = BM·exp(−r²/SIG²))・MIN 時間 1 を何分とみなすか・//   RATE 速さ 1 倍で 1 秒に進める時間(栄養 n0 = 1.3 のとき。栄養が少ないと育つのが遅いので、(1.3/n0)^1.6 倍に速める)・//   THR 菌がいるとみなす b ÷ n0・RING 菌が届いた時刻の線を何秒(再生の時間)ごとに引くか// 動物の模様(無次元・格子 1 マス = 長さ 1 は格子 256 のとき)const TUR = { DU: 0.3, RATE: 500, THR: 0.2 }; // Du(格子 256 のマスで)・1 秒に進める時間・模様とみなす v

// 粒の面: 1 つの画素 = 1 つの粒。x, y(マス)・z = 向き + 8 × 最後に触れた餌の番号(31 はまだ無し)・w = 餌から離れて進んだ歩数(前の刻みで進めなかった粒は負)const FS_AG = `uniform sampler2D uAg, uTr, uMask, uDep;uniform float uSA, uRA, uSO, uLost, uSeed, uNF, uLive, uCap;uniform vec4 uFood[${MAXFOOD}];bool open(vec2 p) { if (p.x < 0.0 || p.y < 0.0 || p.x >= uN || p.y >= uN) return false; return texelFetch(uMask, ivec2(p), 0).r > 0.5; }float smell(vec2 p) { return open(p) ? texelFetch(uTr, ivec2(p), 0).r : -1.0; } // 壁や光の所は −1(嗅ぎ分けで必ず負ける)vec2 dir(float a) { return vec2(cos(a), sin(a)); }void main() {  ivec2 c = ivec2(gl_FragCoord.xy);  vec4 a = texelFetch(uAg, c, 0);  if (a.x < 0.0) { o = a; return; } // 使わない粒(海のように通れない所が多い皿では、粒を減らす)  float id = floor(a.z / 8.0), h = a.z - id * 8.0, lost = a.w < 0.0 ? -a.w - 1.0 : a.w;  vec2 p = a.xy;  // 嗅ぐ: 前(F)・左前(L)・右前(R)  float F = smell(p + uSO * dir(h)), L = smell(p + uSO * dir(h + uSA)), R = smell(p + uSO * dir(h - uSA));  if (F > L && F > R) {}  else if (F < L && F < R) h += rnd(c, uSeed, 0) < 0.5 ? -uRA : uRA;  else if (L > R) h += uRA;  else if (R > L) h -= uRA;  // 1 マス進む。壁や光の所、ほかの粒がいるマス(前の刻みの数で見る)なら進まず、向きを変える。  // ただし今のマスのほうが混んでいれば、空いているほうへは進める(餌の上に集まった粒が散れるように)  vec2 q = p + dir(h);  bool moved = false;  if (open(q)) {    float there = texelFetch(uDep, ivec2(q), 0).g, here = texelFetch(uDep, ivec2(p), 0).g;    if (ivec2(q) == ivec2(p) || there < uCap || there < here - 0.5) { p = q; moved = true; }  }  if (!moved) h = rnd(c, uSeed, 1) * 6.2831853;  // 餌の上: 前と別の餌なら、離れて進んだ歩数を 0 に戻す(餌と餌の間を通った粒だけが網を保つ)  float fed = -1.0;  for (int k = 0; k < ${MAXFOOD}; k++) { if (float(k) >= uNF) break; vec2 d = p - uFood[k].xy; if (dot(d, d) < uFood[k].z * uFood[k].z) fed = float(k); }  if (fed >= 0.0 && fed != id) lost = 0.0; else lost = min(lost + 1.0, uLost + 1.0);  if (fed >= 0.0) id = fed;  // 別の餌に着かないまま進みすぎた粒(行き止まりの枝や、餌と餌の間を通らない所にいる粒)は、網がつながった餌の 1 つへ移す  // (流れの少ない管から、原形質が餌のある所へ引き揚げることの代わり。粒の数は変わらない)  if (lost > uLost && uLive > 0.5) {    float m = floor(rnd(c, uSeed, 2) * uLive), j = 0.0;    vec4 f = uFood[0]; float fk = 0.0;    for (int k = 0; k < ${MAXFOOD}; k++) { if (float(k) >= uNF) break; if (uFood[k].w > 0.5) { if (j == m) { f = uFood[k]; fk = float(k); } j += 1.0; } }    float an = rnd(c, uSeed, 3) * 6.2831853, rr = sqrt(rnd(c, uSeed, 4)) * f.z * 0.8;    p = f.xy + rr * dir(an); h = rnd(c, uSeed, 5) * 6.2831853; id = fk; lost = 0.0; moved = true;  }  o = vec4(p, mod(h, 6.2831853) + 8.0 * id, moved ? lost : -lost - 1.0);}`;// 粒を置く: 通れる所に一様に。uFrac の割合の粒だけを使い、残りは皿の外にしまうconst FS_AGINIT = `uniform sampler2D uMask;uniform float uSeed, uLost, uFrac;bool open(vec2 p) { if (p.x < 0.0 || p.y < 0.0 || p.x >= uN || p.y >= uN) return false; return texelFetch(uMask, ivec2(p), 0).r > 0.5; }void main() {  ivec2 c = ivec2(gl_FragCoord.xy);  vec2 p = vec2(uN * 0.5);  if (rnd(c, uSeed, 60) > uFrac) { o = vec4(-10.0, -10.0, 8.0 * 31.0, 0.0); return; }  for (int t = 0; t < 24; t++) { vec2 q = vec2(rnd(c, uSeed, 2 * t), rnd(c, uSeed + 1.0, 2 * t + 1)) * uN; if (open(q)) { p = q; break; } }  o = vec4(p, rnd(c, uSeed, 6) * 6.2831853 + 8.0 * 31.0, floor(rnd(c, uSeed, 7) * uLost));}`;// 粒が匂いを残す: 粒 1 つを 1 画素の点として、足し算で重ねて描く。r = 残した匂い(進めた粒だけ)・g = マスにいる粒の数const VS_DEP = `#version 300 esprecision highp float;precision highp int;precision highp sampler2D;in float aPos;uniform sampler2D uAg;uniform float uA, uN;out float vM;void main() {  int i = int(aPos), A = int(uA);  vec4 a = texelFetch(uAg, ivec2(i % A, i / A), 0);  vM = a.w >= 0.0 ? 1.0 : 0.0;  gl_Position = vec4(a.xy / uN * 2.0 - 1.0, 0.0, 1.0);  gl_PointSize = 1.0;}`;const FS_DEP = `#version 300 esprecision highp float;in float vM;uniform float uDepA;out vec4 o;void main() { o = vec4(vM * uDepA, 1.0, 0.0, 1.0); }`;// 匂い: 残った匂いを足し、3×3 のマス(通れるマスだけ)で平均して広げ、餌の匂いを足し、uKeep 倍に薄めるconst FS_TR = `uniform sampler2D uTr, uDep, uMask;uniform float uKeep, uFE, uNF;uniform vec4 uFood[${MAXFOOD}];void main() {  ivec2 c = ivec2(gl_FragCoord.xy), n = textureSize(uTr, 0);  if (texelFetch(uMask, c, 0).r < 0.5) { o = vec4(0.0); return; }  float me = texelFetch(uTr, c, 0).r + texelFetch(uDep, c, 0).r, s = me, w = 1.0;  for (int k = 0; k < 8; k++) {    ivec2 q = clamp(c + OFF[k], ivec2(0), n - 1);    if (texelFetch(uMask, q, 0).r > 0.5) { s += texelFetch(uTr, q, 0).r + texelFetch(uDep, q, 0).r; w += 1.0; }  }  float v = s / w;  vec2 p = vec2(c) + 0.5;  for (int k = 0; k < ${MAXFOOD}; k++) { if (float(k) >= uNF) break; vec2 d = p - uFood[k].xy; if (dot(d, d) < uFood[k].z * uFood[k].z) v += uFE; }  o = vec4(v * uKeep, 0.0, 0.0, 1.0);}`;

// 場: r = 菌の密度 b・g = 栄養 n・b = 菌が届いた時刻(まだなら 0)// ∇·(D∇b) は、隣のマスとの間の D(両側の平均)で流れを足し合わせる形(菌の量が保たれる)。9 点の重み: 辺 2/3・角 1/6(角の距離 √2 の分を含む)const FS_COL = `uniform sampler2D uS;uniform float uDt, uIdx2, uS0, uSeed, uT, uThr, uPlate;// σ = σ0(1 + Δ)。Δ は、場所ごとに決まった寒天のむら(皿ごとの種 uPlate)と、刻みごとの揺らぎを半分ずつ(どちらも −1〜1 の三角分布)float sig(ivec2 q) { return uS0 * (1.0 + 0.5 * (rnd(q, uPlate, 2) - rnd(q, uPlate, 3)) + 0.5 * (rnd(q, uSeed, 0) - rnd(q, uSeed, 1))); }void main() {  ivec2 c = ivec2(gl_FragCoord.xy);  vec4 s = texelFetch(uS, c, 0);  if (!inDish(c)) { o = vec4(0.0); return; }  float Dc = sig(c) * s.g * s.r, fb = 0.0, fn = 0.0;  for (int k = 0; k < 8; k++) {    ivec2 q = c + OFF[k];    if (!inDish(q)) continue; // 皿の縁: 出入りなし    vec4 t = texelFetch(uS, q, 0);    float Dq = sig(q) * t.g * t.r;    fb += W9[k] * 0.5 * (Dc + Dq) * (t.r - s.r);    fn += W9[k] * (t.g - s.g);  }  float g = s.g * s.r; // 菌が栄養を取り込んで増える速さ nb  float b = max(0.0, s.r + uDt * (fb * uIdx2 + g));  float n = max(0.0, s.g + uDt * (fn * uIdx2 - g));  float ta = s.b;  if (ta <= 0.0 && b > uThr) ta = uT;  o = vec4(b, n, ta, 1.0);}`;

// 場: r = u・g = v。ラプラシアンは 9 点(マスの幅 = 1)const FS_TUR = `uniform sampler2D uS;uniform float uDt, uDu, uDv, uF, uK;void main() {  ivec2 c = ivec2(gl_FragCoord.xy);  if (!inDish(c)) { o = vec4(1.0, 0.0, 0.0, 1.0); return; }  vec4 s = texelFetch(uS, c, 0);  vec2 lap = vec2(0.0);  for (int k = 0; k < 8; k++) { ivec2 q = c + OFF[k]; vec2 t = inDish(q) ? texelFetch(uS, q, 0).rg : s.rg; lap += W9[k] * (t - s.rg); }  float u = s.r, v = s.g, uvv = u * v * v;  u += uDt * (uDu * lap.x - uvv + uF * (1.0 - u));  v += uDt * (uDv * lap.y + uvv - (uF + uK) * v);  o = vec4(clamp(u, 0.0, 1.0), clamp(v, 0.0, 1.0), s.b, 1.0);}`;

// 測る: uB × uB マスを 1 つにまとめる。r = 平均・g = しきい値を超えたマスの割合・b = 粒の数(粘菌)・a = 皿の中のマスの割合const FS_RED = `uniform sampler2D uS, uD;uniform float uB, uMode, uThr;void main() {  ivec2 c = ivec2(gl_FragCoord.xy);  int B = int(uB);  float s1 = 0.0, s2 = 0.0, s3 = 0.0, s4 = 0.0;  for (int j = 0; j < 8; j++) {    if (j >= B) break;    for (int i = 0; i < 8; i++) {      if (i >= B) break;      ivec2 q = c * B + ivec2(i, j);      vec4 f = texelFetch(uS, q, 0);      float x = uMode > 1.5 ? f.g : f.r, ins = inDish(q) ? 1.0 : 0.0;      s1 += x; s2 += x > uThr ? ins : 0.0; s4 += ins;      if (uMode < 0.5) s3 += texelFetch(uD, q, 0).g;    }  }  float k = 1.0 / float(B * B);  o = vec4(s1 * k, s2 * k, s3, s4 * k);}`;/** 粘菌の 1 刻み: 粒が嗅いで進む → 粒が匂いを残す → 匂いが広がって薄れる */function slimeStep(api: Api, s: S) {  const g = s.g!, gl = g.gl, P = g.P, N = g.N, Ag = g.Ag!, c = cellMM(s), mps = minPerStep(s);  const food = s.foodBuf; food.fill(0); let live = 0;  s.foods.forEach((f, k) => { food[k * 4] = (f.x * 0.5 + 0.5) * N; food[k * 4 + 1] = (f.y * 0.5 + 0.5) * N; food[k * 4 + 2] = SLIME.FOOD / c; food[k * 4 + 3] = f.reached ? 1 : 0; if (f.reached) live++; });  // 1. 粒  gl.bindFramebuffer(gl.FRAMEBUFFER, Ag.writeFb); gl.viewport(0, 0, g.A, g.A);  const pa = P.pAg; pa.use(); common(pa, g);  pa.tex("uAg", 0, Ag.read); pa.tex("uTr", 1, g.S.read); pa.tex("uMask", 2, g.mask); pa.tex("uDep", 3, g.dep!);  pa.set("uCap", SLIME.CAP); pa.set("uSA", SLIME.SA); pa.set("uRA", SLIME.RA); pa.set("uSO", SLIME.SO / c); pa.set("uLost", SLIME.LOST / c);  pa.set("uSeed", (s.seed = (s.seed + 1) % 99991)); pa.set("uNF", s.foods.length); pa.set("uLive", live);  if (P.locAg) gl.uniform4fv(P.locAg, food);  g.quad.draw(); Ag.swap();  // 2. 匂いを残す(点を足し算で重ねる)  gl.bindFramebuffer(gl.FRAMEBUFFER, g.depFb); gl.viewport(0, 0, N, N); gl.clearColor(0, 0, 0, 0); gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT);  const pd = P.pDep; pd.use(); pd.tex("uAg", 0, Ag.read); pd.set("uA", g.A); pd.set("uN", N); pd.set("uDepA", SLIME.DEP);  gl.enable(gl.BLEND); gl.blendFunc(gl.ONE, gl.ONE);  gl.bindVertexArray(g.vao); gl.drawArrays(gl.POINTS, 0, g.A * g.A); gl.bindVertexArray(null);  gl.disable(gl.BLEND);  // 3. 広がって薄れる。薄れる速さは「1 分に何 %」から 1 刻みの割合に直す  g.S.bindWrite();  const pt = P.pTr; pt.use(); common(pt, g);  pt.tex("uTr", 0, g.S.read); pt.tex("uDep", 1, g.dep!); pt.tex("uMask", 2, g.mask);  pt.set("uKeep", Math.pow(1 - api.num("decay") / 100, mps));  pt.set("uFE", SLIME.FE); pt.set("uNF", s.foods.length);  if (P.locTr) gl.uniform4fv(P.locTr, food);  g.quad.draw(); g.S.swap();}function colonyStep(s: S) {  const g = s.g!, p = g.P.pCol;  g.S.bindWrite(); p.use(); common(p, g); p.tex("uS", 0, g.S.read);  const dx = colDx(s);  p.set("uDt", colDt(s)); p.set("uIdx2", 1 / (dx * dx)); p.set("uS0", COL.S0); p.set("uSeed", (s.seed = (s.seed + 1) % 99991));  p.set("uT", s.time + colDt(s)); p.set("uThr", COL.THR * s.n0); p.set("uPlate", 50000 + s.plate);  g.quad.draw(); g.S.swap();}function turingStep(api: Api, s: S) {  const g = s.g!, p = g.P.pTur;  g.S.bindWrite(); p.use(); common(p, g); p.tex("uS", 0, g.S.read);  const Du = turDu(s);  p.set("uDt", turDt(s)); p.set("uDu", Du); p.set("uDv", Du / 2); p.set("uF", api.num("F")); p.set("uK", api.num("k"));  g.quad.draw(); g.S.swap();}/** 1 コマに進める刻みの数。時間の速さ × 1 秒あたりの時間を刻みに直し、1 コマの計算量の上限で切る */function plan(api: Api, s: S) {  const g = s.g!, N = g.N;  const cost = s.model === "slime" ? 2 * g.A * g.A + N * N : N * N;  const budget = Math.max(1, Math.floor(BUDGET[api.quality] / cost));  const rate = s.model === "slime" ? SLIME.RATE : s.model === "colony" ? colRate(s) : TUR.RATE;  s.acc += (api.dt * api.num("speed") * rate) / stepTime(s);  const n = Math.min(budget, Math.floor(s.acc));  s.acc -= n; if (s.acc > budget) s.acc = 0;  return n;}function advance(api: Api, s: S, n: number) {  for (let i = 0; i < n; i++) {    if (s.model === "slime") slimeStep(api, s); else if (s.model === "colony") colonyStep(s); else turingStep(api, s);    s.time += stepTime(s); s.steps++;  }}/** 測る: 場を小さくまとめた面を描き、読み出しは待たずに次のコマ以降で受け取る */function drawReduce(api: Api, s: S) {  const g = s.g!, gl = g.gl, p = g.P.pRed;  gl.bindFramebuffer(gl.FRAMEBUFFER, g.redFb); gl.viewport(0, 0, g.M, g.M);  p.use(); common(p, g); p.tex("uS", 0, g.S.read); p.tex("uD", 1, g.dep ?? g.S.read);  p.set("uB", g.B); p.set("uMode", s.model === "slime" ? 0 : s.model === "colony" ? 1 : 2);  p.set("uThr", s.model === "slime" ? tubeThr(api, s) : s.model === "colony" ? COL.THR * s.n0 : TUR.THR);  g.quad.draw();}function requestRead(api: Api, s: S) {  const g = s.g!, gl = g.gl;  if (g.sync) return;  drawReduce(api, s);  gl.bindBuffer(gl.PIXEL_PACK_BUFFER, g.pbo); gl.readPixels(0, 0, g.M, g.M, gl.RGBA, gl.FLOAT, 0); gl.bindBuffer(gl.PIXEL_PACK_BUFFER, null);  g.sync = gl.fenceSync(gl.SYNC_GPU_COMMANDS_COMPLETE, 0); g.syncT = s.time; s.lastReq = api.t;  gl.flush();}function pollRead(api: Api, s: S) {  const g = s.g!, gl = g.gl;  if (!g.sync) return;  if (gl.getSyncParameter(g.sync, gl.SYNC_STATUS) !== gl.SIGNALED) return;  gl.deleteSync(g.sync); g.sync = null;  gl.bindBuffer(gl.PIXEL_PACK_BUFFER, g.pbo); gl.getBufferSubData(gl.PIXEL_PACK_BUFFER, 0, g.buf); gl.bindBuffer(gl.PIXEL_PACK_BUFFER, null);  analyze(api, s, g.syncT);}function readNow(api: Api, s: S) {  const g = s.g!, gl = g.gl;  if (g.sync) return;  drawReduce(api, s);  gl.readPixels(0, 0, g.M, g.M, gl.RGBA, gl.FLOAT, g.buf);  analyze(api, s, s.time);}/** * 粘菌の匂いの平均: 粒が残す量(粒の数 × DEP)と、薄れる量(全体の匂い × (1 − uKeep))が釣り合うときの、通れるマス 1 つあたりの値。 * 管とみなすしきい値と、網点の濃さの基準に使う(薄れる速さのつまみを動かしても、網の見え方がそろう) */function meanTrail(api: Api, s: S) {  const keep = Math.pow(1 - api.num("decay") / 100, minPerStep(s));  return (s.active0 * SLIME.DEP) / (Math.max(1e-3, 1 - keep) * Math.max(1, s.free));}const tubeThr = (api: Api, s: S) => meanTrail(api, s) * 1.2; /** 小さくまとめた面(M × M)から、面積・量・斑点の数・餌のつながりを数える */function analyze(api: Api, s: S, tAt: number) {  const g = s.g!, M = g.M, b = g.buf, B = g.B, st = s.st;  if (!Number.isFinite(b[0])) return;  const cellCM = cellMM(s) / 10, blockCM2 = (B * cellCM) ** 2;  let area = 0, sum = 0, ins = 0;  for (let k = 0; k < M * M; k++) { area += b[k * 4 + 1]; sum += b[k * 4]; ins += b[k * 4 + 3]; }  st.area = area * blockCM2; st.frac = ins > 0 ? area / ins : 0;  let v = 0;  if (s.model === "slime") {    let agents = 0; for (let k = 0; k < M * M; k++) agents += b[k * 4 + 2];    st.agents = agents;    // 管: まとめたマスの匂いの平均がしきい値を超える所    const bin = new Uint8Array(M * M); for (let k = 0; k < M * M; k++) bin[k] = b[k * 4] > tubeThr(api, s) * 0.5 ? 1 : 0;    const { lab } = label(bin, M);    const blk = (f: Food) => [clamp(Math.floor((f.x * 0.5 + 0.5) * M), 0, M - 1), clamp(Math.floor((f.y * 0.5 + 0.5) * M), 0, M - 1)];    const sets: Set<number>[] = [];    for (const f of s.foods) {      const [bx, by] = blk(f); let near = 0; const ls = new Set<number>();      for (let dy = -2; dy <= 2; dy++) for (let dx = -2; dx <= 2; dx++) {        const x = bx + dx, y = by + dy; if (x < 0 || y < 0 || x >= M || y >= M) continue;        const k = y * M + x; near += b[k * 4 + 2]; if (lab[k] > 0) ls.add(lab[k]);      }      // 粒が来ていれば「網がつながった餌」。来なくなっても、しばらくはつながったままとみなす      if (near >= 4) { f.reached = true; f.miss = 0; } else if (f.reached && ++f.miss > 6) f.reached = false;      sets.push(ls);    }    let links = 0;    s.foods.forEach((f, i) => {      const was = f.link;      f.link = sets.some((o, j) => j !== i && [...o].some((l) => sets[i].has(l)));      if (f.link) links++;      if (f.link && !was && s.flags.ready) api.note(`${f.name || "餌"}が、ほかの餌と網でつながりました`, 2200);    });    st.links = links;    // 網の面積が、いちばん広かったときの半分を切ったら知らせる(余分な枝が消え、餌を結ぶ管に絞られた)    s.top = Math.max(s.top, st.area);    if (s.foods.length >= 2 && !s.flags.thin && s.top > 0 && st.area < s.top * 0.5 && s.time > 600 && s.flags.ready) { s.flags.thin = true; api.note("餌から離れた枝がやせて消え、餌どうしを結ぶ管が残りました", 3200); }    v = st.area;  } else if (s.model === "colony") {    const dx = colDx(s), bc = (B * dx) ** 2;    st.total = sum * bc; s.K = s.n0 * ins * bc;    v = clamp((st.total / Math.max(1e-9, s.K)) * 100, 1e-4, 100);    // 皿の縁に届いたか    let edge = false;    for (let y = 0; y < M && !edge; y++) for (let x = 0; x < M; x++) { const X = ((x + 0.5) / M) * 2 - 1, Y = ((y + 0.5) / M) * 2 - 1; if (X * X + Y * Y > 0.9 * 0.9 && b[(y * M + x) * 4 + 1] > 0.3) { edge = true; break; } }    if (edge && !st.edge && s.flags.ready) api.note("菌の集まりが皿の縁に届きました", 2600);    st.edge = edge;    if (v > 97 && !s.flags.full && s.flags.ready) { s.flags.full = true; api.note("栄養をほぼ使い切り、菌の量が頭打ちになりました", 3000); }  } else {    const bin = new Uint8Array(M * M); for (let k = 0; k < M * M; k++) bin[k] = b[k * 4 + 1] > 0.5 ? 1 : 0;    const { n, ext } = label(bin, M);    const lim = 8 * (M / 128); // 斑点の直径は皿の約 3 %(まとめたマスで 4 つほど)。その 2 倍を超える塊は細長い模様とみなす    let spots = 0, long = 0;    for (let i = 1; i <= n; i++) { if (ext[i] <= lim) spots++; else long++; }    st.spots = spots; st.long = long;    v = st.frac * 100;    if (v > 1 && s.hist.v.length > 8 && !s.flags.full) {      const L = s.hist.v.length, old = s.hist.v[Math.max(0, L - 8)];      if (v - old < 0.3 && v > 20) { s.flags.full = true; if (s.flags.ready) api.note("模様が皿いっぱいに広がり、もう増えなくなりました", 2800); }    }  }  s.have = true;  record(s, tAt, v);}/** 8 方向につながった塊に番号を付ける。ext は塊の外接の四角の長い辺(まとめたマスの数) */function label(bin: Uint8Array, M: number) {  const lab = new Int32Array(M * M), stack = new Int32Array(M * M), ext: number[] = [0];  let n = 0;  for (let k = 0; k < M * M; k++) {    if (!bin[k] || lab[k]) continue;    n++; let sp = 0, x0 = M, x1 = 0, y0 = M, y1 = 0;    stack[sp++] = k; lab[k] = n;    while (sp) {      const q = stack[--sp], x = q % M, y = (q / M) | 0;      x0 = Math.min(x0, x); x1 = Math.max(x1, x); y0 = Math.min(y0, y); y1 = Math.max(y1, y);      for (let dy = -1; dy <= 1; dy++) for (let dx = -1; dx <= 1; dx++) {        const X = x + dx, Y = y + dy; if (X < 0 || Y < 0 || X >= M || Y >= M) continue;        const r = Y * M + X; if (bin[r] && !lab[r]) { lab[r] = n; stack[sp++] = r; }      }    }    ext.push(Math.max(x1 - x0, y1 - y0) + 1);  }  return { lab, n, ext };}/** グラフの点を足す(300 点を超えたら 1 つおきに間引く) */function record(s: S, t: number, v: number) {  const H = s.hist;  if (H.t.length && t <= H.t[H.t.length - 1]) { H.v[H.v.length - 1] = v; return; }  H.t.push(t); H.v.push(v);  if (H.t.length > 300) { H.t = H.t.filter((_, i) => i % 2 === 0); H.v = H.v.filter((_, i) => i % 2 === 0); }}

interface Lay { cx: number; cy: number; r: number; g: { x: number; y: number; w: number; h: number } | null; k: number }/** * 配置は描画面の縦横から決める。横長なら左に皿・右にグラフ、縦長なら上に皿・下にグラフ。 * 右下の角(右から 170px・下から 50px)には「記事ビュー」のボタンが重なるので、グラフと文字はそこを避ける */const SAFE_W = 170, SAFE_H = 56;function layout(api: Api): Lay {  const W = api.w, H = api.h, k = clamp(api.u(1), 0.74, 1.35), pad = 14 * k, ax = 40 * k, top = 22 * k, bot = 26 * k;  if (W >= H * 1.15) {    const gw = clamp(W * 0.27, 190 * k, 340 * k);    const r = Math.min((H - 2 * pad) / 2, (W - gw - 3 * pad - ax) / 2);    if (r >= 90 * k) {      const x0 = Math.max(pad, (W - (2 * r + 2 * pad + ax + gw)) / 2);      const gh = clamp(Math.min(r * 1.0, H - top - bot - SAFE_H - 2 * pad), 70 * k, 250 * k);      const gy = Math.min(H / 2 - gh / 2, H - SAFE_H - bot - gh);      return { cx: x0 + r, cy: H / 2, r, k, g: { x: x0 + 2 * r + 2 * pad + ax, y: Math.max(top + pad, gy), w: gw - 22 * k, h: gh } };    }  } else {    const gh = clamp(H * 0.2, 80 * k, 180 * k);    const r = Math.min((W - 2 * pad) / 2, (H - gh - top - bot - 2 * pad - SAFE_H) / 2);    if (r >= 90 * k) {      const y0 = Math.max(pad, (H - SAFE_H - (2 * r + gh + top + bot + pad)) / 2);      return { cx: W / 2, cy: y0 + r, r, k, g: { x: pad + ax, y: y0 + 2 * r + pad + top, w: W - 2 * pad - ax - 6 * k, h: gh } };    }  }  return { cx: W / 2, cy: H / 2, r: Math.max(40, Math.min(W, H) / 2 - pad), k, g: null };}/** 指の位置を皿の座標(中心 0・半径 1・上が +)に */function dishAt(api: Api): [number, number] { const L = layout(api); return [(api.pointer.x - L.cx) / L.r, (L.cy - api.pointer.y) / L.r]; }function touch(type: string, api: Api, s: S) {  if (!s.g) return;  const [x, y] = dishAt(api), inside = x * x + y * y < 0.96 * 0.96, L = layout(api);  if (s.model === "slime") {    if (type === "down") {      let best = -1, bd = 18 * L.k;      s.foods.forEach((f, i) => { const d = Math.hypot((f.x - x) * L.r, (f.y - y) * L.r); if (d < bd) { bd = d; best = i; } });      if (best >= 0) { s.drag = { i: best, moved: false, fresh: false }; return; }      if (!inside) return;      if (!openAt(s, x, y)) { api.note("光を当てた所(海)には、餌を置けません", 2000); return; }      if (s.foods.length >= MAXFOOD) { api.note(`餌は ${MAXFOOD} 個まで置けます。餌をたたくと取り除けます`, 2400); return; }      s.foods.push({ x, y, name: "", side: "r", reached: false, miss: 0, link: false });      s.drag = { i: s.foods.length - 1, moved: false, fresh: true };      s.flags.ready = true;      api.emit("food", { n: s.foods.length });    } else if (type === "move" && s.drag && api.pointer.down) {      const f = s.foods[s.drag.i]; if (!f) return;      if (Math.hypot(api.pointer.x - api.pointer.x0, api.pointer.y - api.pointer.y0) > 6) s.drag.moved = true;      if (!s.drag.moved) return;      const r = Math.hypot(x, y), lim = 0.92, nx = r > lim ? (x / r) * lim : x, ny = r > lim ? (y / r) * lim : y;      if (openAt(s, nx, ny)) { f.x = nx; f.y = ny; }    } else if (type === "up" || type === "cancel") {      if (s.drag && !s.drag.moved && !s.drag.fresh && type === "up") s.foods.splice(s.drag.i, 1);      s.drag = null;    }    return;  }  // 細菌と模様: なぞった所に植える・種をまく  if (type === "down") { if (!inside) return; s.brush = [x, y]; brush(s, x, y, x, y); s.flags.ready = true; api.emit("paint", { model: s.model }); }  else if (type === "move" && s.brush && api.pointer.down) { if (!inside) return; brush(s, s.brush[0], s.brush[1], x, y); s.brush = [x, y]; }  else if (type === "up" || type === "cancel") s.brush = null;}

// 皿の中を、場の値から白と黒の網点にする。場の値は 4 つのマスから直線で補うconst FS_SHOW = `uniform sampler2D uS, uMask, uDep;uniform float uModel, uVis, uN0, uRing, uPx;uniform vec3 uC;${DITHER}vec4 at(ivec2 q) { return texelFetch(uS, clamp(q, ivec2(0), ivec2(int(uN) - 1)), 0); }void main() {  vec2 fc = gl_FragCoord.xy, q = (fc - uC.xy) / uC.z;  if (dot(q, q) > 1.0) { o = vec4(uPaper, 1.0); return; }  vec2 g = (q * 0.5 + 0.5) * uN - 0.5;  ivec2 i0 = ivec2(floor(g)); vec2 f = g - floor(g);  vec4 a = at(i0), b = at(i0 + ivec2(1, 0)), c = at(i0 + ivec2(0, 1)), d = at(i0 + ivec2(1, 1));  vec4 s = mix(mix(a, b, f.x), mix(c, d, f.x), f.y);  float tone;  if (uModel < 0.5) {    // 粘菌: 匂いの濃さ(皿全体の平均 uVis との比)。平均の半分までは黒、管は白。粒がいるマスは淡い点で重ねる。光を当てた所は斜線    tone = 1.0 - exp(-max(0.0, s.r / uVis - 0.5) / 1.6);    ivec2 mi = clamp(ivec2(floor(g + 0.5)), ivec2(0), ivec2(int(uN) - 1));    tone = max(tone, 0.28 * min(1.0, texelFetch(uDep, mi, 0).g));    if (texelFetch(uMask, mi, 0).r < 0.5) tone = dot(q, q) < ${INSIDE * INSIDE} && mod(fc.x - fc.y, 7.0 * uPx) < 1.3 * uPx ? 1.0 : 0.0;  } else if (uModel < 1.5) {    // 細菌: 菌の密度を濃い網点で。外側は栄養が減った所をうすい点で。菌が届いた時刻の等しい線(年輪のような線)を地の色の細い線で    float dn = clamp(s.r / uN0, 0.0, 1.0);    tone = 0.86 * pow(dn, 0.6);    float gmin = min(min(a.g, b.g), min(c.g, d.g)); // 皿の外のマス(栄養 0)と補ったところでは、減った所とみなさない    if (dn < 0.06 && gmin > 0.0) tone = max(tone, 0.2 * clamp(1.0 - s.g / uN0, 0.0, 1.0));    float tmin = min(min(a.b, b.b), min(c.b, d.b));    if (tmin > 0.0 && dn > 0.2) {      float x = s.b / uRing, w = fwidth(x);      if (abs(fract(x - 0.5) - 0.5) < 0.45 * w) tone = 0.0;    }  } else {    // 模様: v の濃さ。縁だけ網点になるように急に切り替える    tone = smoothstep(0.1, 0.3, s.g);  }  o = vec4(mono(clamp(tone, 0.0, 1.0), fc), 1.0);}`;function show(api: Api, s: S, L: Lay) {  const g = s.g!, gl = g.gl, p = g.P.pShow;  toScreen(gl, api.glw, api.glh);  const sx = api.glw / api.w;  p.use(); common(p, g);  p.tex("uS", 0, g.S.read); p.tex("uMask", 1, g.mask); p.tex("uDep", 2, g.dep ?? g.S.read);  p.set("uInk", ...api.inkRGB); p.set("uPaper", ...api.paperRGB);  p.set("uModel", s.model === "slime" ? 0 : s.model === "colony" ? 1 : 2);  p.set("uVis", s.model === "slime" ? meanTrail(api, s) : 1); p.set("uN0", Math.max(0.05, s.n0)); p.set("uRing", colRate(s) * COL.RING); p.set("uPx", Math.max(1, sx));  p.set("uC", L.cx * sx, (api.h - L.cy) * sx, L.r * sx);  g.quad.draw();}const niceUp = (v: number) => { const e = Math.pow(10, Math.floor(Math.log10(Math.max(v, 1e-9)))), m = v / e; return (m <= 1 ? 1 : m <= 2 ? 2 : m <= 2.5 ? 2.5 : m <= 5 ? 5 : 10) * e; };/** 時間の軸の単位: 粘菌と細菌は時間、模様は無次元の時間(千) */function tUnit(s: S, t: number) { return s.model === "slime" ? t / 60 : s.model === "colony" ? (t * COL.MIN) / 60 : t / 1000; }function graph(api: Api, s: S, L: Lay) {  const G = L.g; if (!G) return;  const k = L.k, fs = 10.5 * k, H = s.hist, n = H.t.length;  const title = s.model === "slime" ? "網の面積(cm²)" : s.model === "colony" ? "菌の量(上限に対する %・対数の目盛り)" : "模様の面積(%)";  api.text(title, G.x - 34 * k, G.y - 9 * k, { size: 11.5 * k });  const tmax = niceUp(Math.max(s.model === "turing" ? 5 : 4, n ? tUnit(s, H.t[n - 1]) * 1.05 : 0));  const X = (t: number) => G.x + (tUnit(s, t) / tmax) * G.w;  const log = s.model === "colony";  let ymax = 1;  if (!log) { for (const v of H.v) ymax = Math.max(ymax, v); ymax = s.model === "turing" ? Math.min(100, niceUp(ymax * 1.1)) : niceUp(ymax * 1.1); }  const Y = (v: number) => (log ? G.y + G.h - ((Math.log10(clamp(v, 1e-3, 100)) + 3) / 5) * G.h : G.y + G.h - (v / ymax) * G.h);  // 目盛り  api.line(G.x, G.y + G.h, G.x + G.w, G.y + G.h, { w: 1 * k }); api.line(G.x, G.y, G.x, G.y + G.h, { w: 1 * k });  const yt = log ? [0.001, 0.1, 10, 100] : [0, ymax / 2, ymax];  for (const v of yt) {    const y = Y(v);    api.line(G.x - 4 * k, y, G.x, y, { w: 1 * k });    if (v > 0) api.line(G.x, y, G.x + G.w, y, { w: 0.6 * k, dash: [2 * k, 5 * k] });    api.text(log ? `${v}` : fmt(v, Number.isInteger(v) ? 0 : 1), G.x - 7 * k, y + fs * 0.35, { size: fs, align: "right", font: "mono" });  }  for (const t of [0, tmax / 2, tmax]) { const x = G.x + (t / tmax) * G.w; api.line(x, G.y + G.h, x, G.y + G.h + 4 * k, { w: 1 * k }); api.text(fmt(t, Number.isInteger(t) ? 0 : 1), x, G.y + G.h + 15 * k, { size: fs, align: "center", font: "mono" }); }  api.text(s.model === "turing" ? "時間(千・無次元)" : "時間", G.x + G.w, G.y + G.h - 6 * k, { size: fs, align: "right" });  // 細菌: よく混ぜた液の中で同じ反応が進んだ場合(ロジスティック曲線)と上限  if (log && s.K > 0) {    const r = s.n0, K = s.K, B0 = s.B0, pts: [number, number][] = [];    const tEnd = (tmax * 60) / COL.MIN;    for (let i = 0; i <= 80; i++) { const t = (tEnd * i) / 80, Bt = K / (1 + (K / B0 - 1) * Math.exp(-r * t)); pts.push([X(t), Y((Bt / K) * 100)]); }    api.poly(pts, { w: 1.2 * k, dash: [4 * k, 4 * k] });    const lx = X(Math.min(tEnd * 0.5, (Math.log(K / B0) / r) * 1.15));    api.label("よく混ぜた液なら", Math.min(G.x + G.w - 60 * k, lx + 6 * k), Y(100) + 15 * k, { size: 10 * k });  }  if (n >= 2) {    const pts: [number, number][] = [];    for (let i = 0; i < n; i++) pts.push([X(H.t[i]), Y(H.v[i])]);    const area: [number, number][] = [[pts[0][0], G.y + G.h], ...pts, [pts[n - 1][0], G.y + G.h]];    api.hatch(area, { gap: 5 * k, angle: 60, w: 0.6 * k });    api.poly(pts, { w: 2 * k });    api.dot(pts[n - 1][0], pts[n - 1][1], 3 * k);  }}function overlay(api: Api, s: S, L: Lay) {  const ctx = api.ctx, k = L.k;  ctx.clearRect(0, 0, api.w, api.h);  // 皿の縁(ガラスの厚み)  api.circle(L.cx, L.cy, L.r + 1 * k, { w: 1.4 * k });  api.circle(L.cx, L.cy, L.r + 5 * k, { w: 0.6 * k });  // 1 cm の物差し(皿の左下の外)  const cm = (L.r * 2 * 10) / DISH, bx = L.cx - L.r * 0.98, by = L.cy + L.r * 0.97;  api.line(bx, by, bx + cm, by, { w: 1.4 * k }); api.line(bx, by - 4 * k, bx, by + 4 * k, { w: 1.2 * k }); api.line(bx + cm, by - 4 * k, bx + cm, by + 4 * k, { w: 1.2 * k });  api.text("1 cm", bx + cm + 6 * k, by + 4 * k, { size: 11 * k, font: "mono" });  const P = (x: number, y: number): [number, number] => [L.cx + x * L.r, L.cy - y * L.r];  const name = s.model === "slime" ? "モジホコリの変形体" : s.model === "colony" ? "枯草菌" : "2 つの物質の反応と広がり";  api.label(name, L.cx - L.r * 0.98, L.cy - L.r * 0.93, { size: 12 * k });  if (s.model === "slime") {    if (s.obst.length) {      const [lx, ly] = P(...geo(35.37, 139.86));      api.label("海(光を当てた所)", lx, ly, { size: 10.5 * k, align: "center" });    }    const big = L.r > 200;    s.foods.forEach((f, i) => {      const [x, y] = P(f.x, f.y), rr = (SLIME.FOOD / (DISH / 2)) * L.r;      const on = s.drag?.i === i;      api.circle(x, y, Math.max(rr + 5 * k, 9 * k), { w: (on ? 1.6 : 1) * k, dash: [2 * k, 3 * k] });      api.rect(x - 4 * k, y - 4 * k, 8 * k, 8 * k, { fill: "ink", stroke: "paper", w: 1.2 * k });      if (f.name && (big || i === 0)) {        const d = 11 * k, fs = 10.5 * k;        if (f.side === "l") api.label(f.name, x - d, y + fs * 0.35, { size: fs, align: "right" });        else if (f.side === "t") api.label(f.name, x, y - d, { size: fs, align: "center" });        else if (f.side === "b") api.label(f.name, x, y + d + fs * 0.8, { size: fs, align: "center" });        else api.label(f.name, x + d, y + fs * 0.35, { size: fs });      }    });  }  // 指の位置の点線の輪(置ける・植えられる所)  if (api.pointer.inside && !api.pointer.down) {    const [x, y] = dishAt(api);    if (x * x + y * y < 0.96 * 0.96) {      const rr = s.model === "slime" ? 9 * k : s.model === "colony" ? Math.max(6 * k, (COL.SIG * 2.6 / (COL.L / 2)) * L.r) : Math.max(6 * k, ((3 * (s.g!.N / 256)) / (s.g!.N / 2)) * L.r);      api.circle(api.pointer.x, api.pointer.y, rr, { w: 1 * k, dash: [2 * k, 3 * k] });    }  }  graph(api, s, L);}