bj
    >> Φυσικές Επιστήμες >  >> η φυσικη

Osmos, ένα παιχνίδι φυσικής όπου είναι το Survival of the Fattest

Σε μια εποχή που η μόδα απαιτεί λεπτότητα, το βιντεοπαιχνίδι Osmos, στο οποίο στόχος είναι η επίτευξη ολοένα και μεγαλύτερων επιπέδων σωματικότητας, αποτελεί σπάνια εξαίρεση. Ξεκινάτε το παιχνίδι ως ένα μικροσκοπικό, σφαιρικό μοτίβο, που προσπαθεί να αναπτυχθεί απορροφώντας ακόμη μικρότερα μόρια, συγχωνεύοντας μαζί τους για να γίνει μεγαλύτερο και πιο δυνατό. Αλλά τρέχετε σε ένα μεγαλύτερο σώμα και εσείς θα απορροφηθεί, η οντότητά σας "τερματίστηκε". Αλλά η ισχύς δεν έρχεται δωρεάν:Το μοτίβο προωθείται εκτοξεύοντας μέρος του σώματός του πίσω του, εκτοξεύοντας μέρος της μάζας του με αντάλλαγμα μια ώθηση προς την αντίθετη κατεύθυνση. Είναι ένα τέλειο παράδειγμα του τρίτου νόμου του Νεύτωνα ("Για κάθε ενέργεια, υπάρχει μια ίση και αντίθετη αντίδραση") και επίσης αποτελεί ένα βασικό στρατηγικό σημείο στο παιχνίδι:Κάθε κίνηση πρέπει να αξίζει το κόστος.

Το Osmos περιλαμβάνει οκτώ διαφορετικούς τύπους κόσμων, καθένας από τους οποίους προσομοιώνει τις ιδιότητες ενός διαφορετικού φανταστικού αλλά κατά κάποιο τρόπο ρεαλιστικού φυσικού συστήματος. Τα συστήματα κυμαίνονται από τη μικροσκοπική περιοχή των ευφυών μονοκύτταρων οργανισμών έως τη γαλαξιακή κλίμακα των πλανητών σε τροχιά γύρω από ένα αστέρι και ο παίκτης πρέπει να είναι έτοιμος να αλλάξει τη στρατηγική του παιχνιδιού του για να ταιριάζει στις διαφορετικές δυνάμεις που εργάζονται στα επίπεδα. Αναγκάζοντας τους ανθρώπους να παλέψουν πραγματικά με τους νόμους της φυσικής με αυτόν τον προκλητικό τρόπο, το παιχνίδι μπορεί να τους βοηθήσει να κατανοήσουν βαθύτερα από ό,τι θα μπορούσαν να αποκτήσουν από τη συμβατική ανάγνωση και επίλυση προβλημάτων.

Αλλά εξίσου σημαντικό, το παιχνίδι είναι διασκεδαστικό . Είναι πολύ δημοφιλές σε συσκευές Android και iOS, με εκατομμύρια αγορές και δεκάδες χιλιάδες θετικές κριτικές χρηστών. Επίσης, ονομάστηκε παιχνίδι της χρονιάς από την Apple και τουλάχιστον τέσσερις τεχνολογικές εκδόσεις το 2010.

Ναυτίλος μίλησε στον δημιουργό του παιχνιδιού, Έντι Μπόξερμαν, για το τι κάνει το Osmos να λειτουργεί, πώς συνδέει κοσμικές και μικροσκοπικές κλίμακες και τι ακριβώς σημαίνει στην πραγματικότητα "φυσική περιβάλλοντος".

Από πού προήλθε η έμπνευση για τη δημιουργία του Osmos;

Βασιζόταν πραγματικά στα πράγματα που είχα σπουδάσει [στο κολέγιο και στο μεταπτυχιακό]. Είχα παρακολουθήσει ένα μάθημα για τη δυναμική των διαστημικών σκαφών και οι δάσκαλοί μου επικεντρώθηκαν στη μοντελοποίηση σε υπολογιστή παραμορφώσιμων - σαθρών - 3D ουσιών. Συγκεκριμένα, σχεδίαζε προσομοιώσεις συστημάτων που προσπαθούσαν να προσομοιώσουν αποτελεσματικά και ρεαλιστικά τα κλωστοϋφαντουργικά προϊόντα. Και παρόλο που αυτό είναι ένα αρκετά απόκρυφο θέμα, όλο αυτό το να χαζεύω τα μοντέλα μου έδωσε διαφορετικές σκέψεις για το τι μπορεί να είναι διασκεδαστικό να αλληλεπιδράσω σε έναν ψηφιακό κόσμο. Αυτά τα στριμωγμένα αντικείμενα συμπεριφέρονταν, κατά κάποιο τρόπο, σαν λάμπα λάβας. Και νομίζω ότι ο Όσμος μπορεί να περιγραφεί ως ένα είδος λάμπας λάβας, αλλά σε επίπεδο ηλιακού συστήματος.

Το πρώτο όνομα του παιχνιδιού ήταν Blob, το οποίο είναι αρκετά αυτονόητο, και στη συνέχεια βρήκα το Osmos ως ένα μείγμα "osmosis" και "cosmos".

Το παιχνίδι-παιχνίδι ήρθε πρώτα [ο τρόπος που οι παίκτες αλληλεπιδρούν με το παιχνίδι] και μετά το οπτικό στυλ. Ουσιαστικά είναι πολλοί κύκλοι, αλλά θέλαμε ένα διφορούμενο μείγμα μικροσκοπικών και γαλαξιακών επιπέδων. Είναι ένα διφορούμενο μείγμα, αλλά όσον αφορά τη φυσική στην καρδιά του παιχνιδιού, η φυσική μπορεί να εφαρμοστεί σε οποιαδήποτε κλίμακα.

Ποια είναι η σχέση μεταξύ της μικροβιακής και της κοσμικής κλίμακας στον Όσμο;

Πολλοί από τους λόγους για τους οποίους υπάρχει μια σύνδεση μεταξύ του μικροσκοπικού και του κοσμικού στον Όσμο είναι λόγω της φυσικής - τυχαίνει να υπάρχει τρόπος να εφαρμοστεί και στα δύο. Εάν σκέφτεστε ένα μικρόβιο που προσπαθεί να περιηγηθεί και να καταπιεί τροφή για να συντηρηθεί έναντι ενός διαστημόπλοιου που χρειάζεται να συγκεντρώσει καύσιμα για να συνεχίσει το ταξίδι του, υπάρχει ένας παραλληλισμός, ακόμα κι αν τα μεγέθη και τα μέσα είναι διαφορετικά. Η φυσική που εμπλέκεται είναι κατευθείαν από τον Νεύτωνα και εφαρμόζεται τόσο στο μικροσκοπικό όσο και στο κοσμικό επίπεδο.

Η διαφορά νομίζω ότι έγκειται στη φύση της ευφυΐας. Δεν υπάρχει τίποτα στο διάστημα που να συμπεριφέρεται με έξυπνο τρόπο, αλλά στο μικροσκοπικό επίπεδο υπάρχει. Ο προγραμματισμός AI ήρθε πραγματικά με τα μικροβιακά επίπεδα. Άρχισα να παρακολουθώ βίντεο με μικρόβια και τον τρόπο με τον οποίο κινούνται και συμπεριφέρονται, οπότε όταν δούλευα στο AI το έλαβα σίγουρα υπόψη μου και άντλησα έμπνευση από την εμφάνισή τους. Μπορείτε να καταλάβετε από το στυλ της τέχνης, που σχεδίασα μαζί με τον Kun Chang, τον καλλιτεχνικό μας διευθυντή, ότι σίγουρα επηρεάζεται από μερικούς διαφορετικούς τύπους βακτηρίων.

Πιστεύετε ότι υπάρχει κάτι διαισθητικό σχετικά με αυτό το είδος της φυσικής που προκύπτει από την εμπειρία της;

Τα μικρά παιδιά, όπως ο ανιψιός μου στα 5 του, μπορούν να παίξουν Όσμο. Αυτά τα παιδιά δεν έχουν μάθει αυτές τις θεωρίες, αλλά κατανοούν ένα μέρος του τρόπου με τον οποίο λειτουργεί ο κόσμος από την εμπειρία τους και το παιχνίδι επισημοποιεί αυτή τη διαισθητική γνώση και δίνει σε ανθρώπους που είτε δεν ξέρουν είτε σε άτομα που μαθαίνουν για αυτά τα δύσκολα θεωρίες —ή ακόμα και άνθρωποι που γνωρίζουν τα πάντα γι' αυτές— ένα είδος διαίσθησης για το πώς λειτουργούν αυτά τα συστήματα στην πραγματικότητα, αφήνοντάς τους να βιώσουν ότι είναι μέρος του συστήματος, αντί να το διαβάζουν απλώς σε μια σελίδα.

Το μάθημα που παρακολούθησα στη δυναμική των διαστημικών σκαφών, θυμάμαι ότι δούλευα για την τροχιακή μηχανική των πλανητών και αυτά τα πράγματα ήταν δύσκολο να μάθουν. Μέχρι να προσθέσω αυτά τα συστήματα τροχιάς στο Osmos χρόνια αργότερα, δεν είχα την ίδια διαισθητική αίσθηση για το πώς να κινούμαι και να πλοηγούμαι σε ένα σύστημα όπως αυτό. Υπάρχουν διάφοροι τρόποι με τους οποίους μπορούν να συμπεριφέρονται τέτοια συστήματα και τα νιώθετε μετά από λίγο [παίζοντας το παιχνίδι].

Ο παίκτης μπορεί να επιταχύνει τη ροή του χρόνου στο παιχνίδι. Γιατί;

Η στρέβλωση του χρόνου ήταν κάτι που συνειδητοποίησα ότι χρειαζόμασταν από την αρχή. Και πάλι, η πορεία στη δυναμική των διαστημικών σκαφών χρησίμευσε ως έμπνευση εδώ. Εάν στείλετε κάποιο ανιχνευτή στο διάστημα όπως το Voyager που χρειάζεται χρόνια και χρόνια για να φτάσει εκεί που πηγαίνει, η προσπάθεια να προβλέψετε ή να ελέγξετε την τροχιά του είναι σαν να προσπαθείτε να περάσετε μια μικροσκοπική βελόνα. Πρέπει να είσαι μηχανικός της NASA για να σχεδιάσεις αυτά τα μονοπάτια. Στην πραγματικότητα, χρησιμοποιούν πραγματικά τη βαρύτητα και κλέβουν μικροσκοπικά κομμάτια ορμής από άλλους πλανήτες προκειμένου να προωθηθούν έξω από το ηλιακό σύστημα. Και χρειάζεται τεράστιος χρόνος.

Ακόμη και όταν μειώθηκε στο επίπεδο του παιχνιδιού, φαινόταν υπερβολικό να ζητάμε από έναν παίκτη να πάρει πολύ χρόνο για τέτοιες τροχιές στο παιχνίδι. Έτσι, με τη στρέβλωση του χρόνου, εάν βρίσκεστε σε μεγάλη τροχιά, μπορείτε να επιταχύνετε τον χρόνο και να φτάσετε εκεί πιο γρήγορα, ενώ εάν υπάρχει ένας ακριβής ελιγμός που πρέπει να κάνετε, τότε μπορείτε να επιβραδύνετε τον χρόνο για να τον εκτελέσετε σωστά. Το παιχνίδι αντανακλά αυτού του είδους τη σχετικιστική σκέψη.

Γιατί αποφασίσατε να κάνετε τους παίκτες υπεύθυνους για τις ενέργειές τους αναγκάζοντάς τους να χάνουν μάζα με κάθε κίνηση που κάνουν;

Πρέπει να είστε υπομονετικοί και στρατηγικοί όταν κάνετε κλικ και πώς πλοηγείστε στο παιχνίδι, και νομίζω ότι αυτό συμβάλλει στην αίσθηση περιβάλλοντος του παιχνιδιού, αλλά και πάλι εξαρτάται από θεμελιώδεις φυσικούς νόμους. Στη στρατηγική του παιχνιδιού, χρειάζεστε ενέργεια για να επιβιώσετε, αλλά στη συνέχεια πρέπει να εφαρμόσετε τις αρχές της ορμής και της μάζας. Ως παίκτης, θέλετε να αποκτήσετε μάζα, αλλά κάθε φορά που το κάνετε πρέπει να αλλάζετε την ορμή σας, η οποία με τη σειρά της αλλάζει τη μάζα σας. Υπάρχει ένας βρόχος ανάδρασης μεταξύ μάζας και ορμής, ένα είδος στενής σύζευξης των δύο φυσικών αρχών.

Είμαι αρκετά περιβαλλοντολόγος στην καρδιά, και ενώ το Osmos δεν κηρύττει τη βιωσιμότητα, η αρχή σίγουρα επηρεάζει το σχεδιασμό. Νομίζω ότι σίγουρα διδάσκει στους παίκτες κάτι θεμελιώδες για τη χρήση ενέργειας, τη διατήρηση και τους φυσικούς νόμους, αλλά έμμεσα. Αν και φαίνεται ικανοί να εκμεταλλευτούμε τον φυσικό κόσμο χωρίς να επηρεάσουμε τον εαυτό μας, υπάρχει ένα τίμημα που πρέπει να πληρώσουμε. Μπορεί να μην πληρωθεί άμεσα, αλλά θα υπάρξει αντίδραση στην κατανάλωσή μας τελικά. Στον Όσμο, ο μόνος τρόπος για να πετύχετε είναι αν αναγνωρίσετε ότι η απόκτηση ενέργειας απαιτεί από εσάς αυτό που έχετε ήδη με σύνεση.

Έχετε περιγράψει τον Όσμο ως "φυσική περιβάλλοντος". Τι σημαίνει αυτό;

Είναι σίγουρα ένα παιχνίδι φυσικής, αλλά νομίζω ότι το να το αποκαλούμε «φυσική περιβάλλοντος» είναι ένας τρόπος να προσπαθήσουμε να μεταφέρουμε στους παίκτες τη φύση του ίδιου του παιχνιδιού. Τα παιχνίδια φυσικής είναι ένα είδος από μόνα τους, αλλά δεν υπάρχει μεγάλη εξερεύνηση του στυλ περιβάλλοντος με αργό ρυθμό στα παιχνίδια. Δεν ήταν μια προσπάθεια να προσπαθήσουμε να ορίσουμε κάτι νέο τόσο όσο να περιγράψουμε αυτό που είχαμε. Έχει μια συγκεκριμένη αίσθηση ψυχρής, στοχαστικής αίσθησης, και ξόδεψα πιθανώς τόσο πολύ χρόνο, αν όχι περισσότερο στη μουσική τις πρώτες εβδομάδες ανάπτυξης του παιχνιδιού από οτιδήποτε άλλο. Η μουσική έπρεπε να ακούγεται τόσο ατμοσφαιρικό όσο ένιωθε για να παίξει. Έγραψα το πρώτο τραγούδι…στην πραγματικότητα νομίζω ότι το πρώτο ηλεκτρονικό τραγούδι που είχα συνθέσει ποτέ ήταν τις πρώτες εβδομάδες του Osmos, και αυτό το κομμάτι έφτασε στο τελευταίο παιχνίδι, αν και είναι βαθιά θαμμένο σε αυτό. Υπάρχουν περίπου 10 τραγούδια στο παιχνίδι, εκτός από τον σχεδιασμό ήχου. Το μεγαλύτερο μέρος της επιλογής ήταν προϋπάρχοντα τραγούδια που πλησίασα τον μουσικό και ρώτησα αν μπορούσαμε να το χρησιμοποιήσουμε για το παιχνίδι, κάτι σαν επιμελημένο soundtrack.

Στη μουσική, υπάρχει κάποιο περιβάλλον που είναι εξαιρετικά απλό, αλλά με το Osmos έψαχνα έναν συγκεκριμένο τόνο, ήχο, υφή και πολυπλοκότητα, αλλά όχι διακριτό ρυθμό. Τίποτα που θα σε έκανε να κουνήσεις το σώμα σου, όπως να χτυπήσεις το δάχτυλο του ποδιού σου ή να κουνήσεις το κεφάλι σου. Ήθελα ένα ασυνήθιστο ηχητικό τοπίο:Υπάρχει μια αίσθηση συνεχούς κίνησης, σαν να επιπλέεις στο διάστημα, και δεν ήθελα αυτό το συναίσθημα να σπάσει από κάτι που σε ανάγκαζε να κινηθείς. Έτσι, κάθε τραγούδι έχει μια διαστημική αίσθηση, αλλά έχει επίσης πλούσια υφή και χωρίς ρυθμό.

Έχετε εκπλαγεί από τις διαφορετικές αναλογίες που έχουν κάνει οι άνθρωποι για τον Όσμο, είτε σε μικροβιακή είτε σε κοσμική κλίμακα;

Θυμάμαι αυτή τη συνέντευξη που έκανα στη Ρωσία, όπου φαίνεται να εκτιμούν πραγματικά την καθαρότητα της φυσικής στο παιχνίδι, και μου έκαναν μερικές ερωτήσεις σχετικά με τον σχηματισμό πλανητών και πώς υπάρχει αυτό το flotsam και το jetsam που επιπλέει στο διάστημα που συσσωματώνεται σε σταγόνες, οι οποίες στη συνέχεια σχηματίστε σταθερά αντικείμενα όπως πλανήτες, γαλαξίες και αστέρια. Και έπρεπε να ομολογήσω, δεν είχα πραγματικά σκεφτεί τον Όσμο στην αρχή, αλλά ο σχηματισμός των πλανητών και το πώς λειτουργεί η βαρύτητα και η μεταφορά μάζας πραγματικά εμφανίστηκαν όταν σχεδίαζα αυτά τα κοσμικά επίπεδα:έπρεπε να σκεφτώ πόσο εκπληκτικά πυκνό ήταν το πλανητικό σούπα είναι, αν θέλετε, και πώς σχηματίζονται αυτά τα σταθερά σώματα από διαφορετικά κομμάτια και κομμάτια που ενώνονται, κλιμακώνοντας αποτελεσματικά τις ίδιες φυσικές ιδιότητες που ενημερώνουν το υπόλοιπο παιχνίδι στο κοσμικό επίπεδο.

Έχω δει [επίσης] ανθρώπους να κάνουν παραλληλισμούς που δεν είναι τόσο προφανείς όσο οι παραλληλισμοί με τα βιολογικά συστήματα και τα διαστημικά ταξίδια. Έχω δει ανθρώπους να κάνουν σχέσεις οικονομικής θεωρίας, όπως η ιδέα των ομίλων εταιρειών και η φύση του ανταγωνισμού. Κάποιοι πιστεύουν ότι είναι ένας καλός παραλληλισμός για τον τρόπο που λειτουργεί το μυαλό στην απόκτηση πληροφοριών και μνήμης. Είναι ανοιχτό σε ένα ευρύ φάσμα ερμηνειών και νομίζω ότι αυτού του είδους οι παραλληλισμοί μπορούν να γίνουν με διάφορους τρόπους.

Το σύμπαν είναι πολύ πιο περίπλοκο από τη νευτώνεια φυσική, αλλά μερικά από τα μεγαλύτερα επιτεύγματα της ανθρωπότητας επιβεβαιώθηκαν από το γεγονός ότι είμαστε σε θέση να αναγνωρίσουμε ότι υπάρχουν μερικές φορές απίστευτα απλοί, θεμελιώδεις νόμοι που διέπουν κάποιο μέρος του σύμπαντος. Το ότι το σύμπαν είναι αρκετά λογικό ώστε να μας επιτρέπει να έχουμε αυτή τη γνώση είναι εκπληκτικό.

Μπορείτε να περιγράψετε τον Osmos με μία μόνο πρόταση;

Το Osmos είναι ένα παιχνίδι και για τις δύο πλευρές του εγκεφάλου, που συγχωνεύει το επιστημονικό και το καλλιτεχνικό μαζί. Στους τίτλους έναρξης μιας εκδοχής είχαμε το tagline, «Enter the Darwinian world of the galactic mote», που έχει λίγο Δαρβίνο και λίγο γαλαξία μέσα, ξέρεις; Αλλά ειλικρινά, δυσκολεύομαι να το περιγράψω. Κατά έναν τρόπο, είναι ένα γράμμα αγάπης προς τον Νεύτωνα, αλλά δεν είναι μόνο αυτό:Υπάρχει η τέχνη και η μουσική - η αισθητική του παιχνιδιού. Νομίζω ότι είναι δύσκολο να φτάσουμε στη θεμελιώδη φύση κάτι, ενώ παράλληλα προσπαθούμε να λάβουμε υπόψη την αισθητική.

Ο καλύτερος τρόπος για να μάθετε τι είναι πραγματικά το Osmos είναι να το παίξετε.


Με καταγωγή από τη Σκωτία, η Claire Cameron είναι πρακτική στο  Nautilus και πρόσφατα απόφοιτος του Columbia Journalism School.


Η μετατόπιση ως συνάρτηση του χρόνου

Για να εξηγήσουμε τη μετατόπιση ως συνάρτηση του χρόνου, πρέπει πρώτα να εξαγάγουμε μια έκφραση μετατόπισης, κοινώς γνωστή ως δεύτερη εξίσωση κίνησης. Σκεφτείτε ένα σώμα που κινείται σε v1 τη χρονική στιγμή t1, υπόκειται σε σταθερές επιταχύνσεις, με αποτέλεσμα v2 τη στιγμή t2. Οι βασικές υποθέσεις

Γιατί το χτύπημα του αγκώνα σας προκαλεί ηλεκτροπληξία;

Το ωλένιο νεύρο είναι ένα μακρύ νεύρο που εκτείνεται από τον λαιμό μέχρι το ροζ δάχτυλο. Είναι απροστάτευτο στην κυβική σήραγγα, που είναι ο χώρος μεταξύ του άνω βραχίονα και του αντιβραχίου. Όταν χτυπάτε το αστείο κόκκαλό σας, το ωλένιο νεύρο συμπιέζεται και στέλνει κύματα πόνου στο χέρι σας. Καθ

Πώς να υπολογίσετε την επιτάχυνση λόγω της βαρύτητας χρησιμοποιώντας ένα εκκρεμές

Ένα απλό εκκρεμές είναι ένας εύκολος τρόπος για να υπολογίσετε την επιτάχυνση λόγω της βαρύτητας όπου κι αν βρεθείτε. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί επειδή η περίοδος ενός απλού εκκρεμούς σχετίζεται με την επιτάχυνση λόγω της βαρύτητας από την εξίσωση όπου Τ =περίοδος L =μήκος του εκκρεμούς g =επιτ