# turing-patterns

**Repository Path**: az13js/turing-patterns

## Basic Information

- **Project Name**: turing-patterns
- **Description**: No description available
- **Primary Language**: Unknown
- **License**: MIT
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 0
- **Created**: 2026-09-29
- **Last Updated**: 2026-09-29

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# 图灵斑图 · Gray-Scott 反应扩散动画
基于 HTML5 Canvas 的反应–扩散（Reaction–Diffusion）图灵斑图实时模拟。
纯原生 JavaScript，**零依赖、零构建、可离线运行**，附完整的单元测试。
![图灵斑图运行截图](screen.png)
> 截图：迷宫参数（F=0.029, k=0.057）下运行 1730 步的效果——
> 种子区域向外生长出迷宫纹，未到达区域仍为均匀态（紫色）。
## 背景
1952 年，Alan Turing 在《The Chemical Basis of Morphogenesis》中证明：
两个化学物质在**扩散速率不同**的条件下发生反应，均匀定态会自发失稳，
形成空间周期性花纹（条纹、斑点、迷宫）——这是生物体表纹路、
指纹、珊瑚纹理等自然图案的经典解释模型。
本实现采用最常用的 **Gray-Scott 模型**：
```
∂u/∂t = Du∇²u − uv² + F(1−u)
∂v/∂t = Dv∇²v + uv² − (F+k)v
```
- `u`：反应物（持续补充、被反应消耗）
- `v`：自催化剂（激活子，扩散更慢）
- `F`：feed，补充速率；`k`：kill，移除速率
**拖动 F / k 滑块可以实时观察斑图相变**：迷宫 ↔ 孤立斑点 ↔ 珊瑚 ↔ 混沌。
## 快速开始
```bash
# 1. 运行动画：直接用浏览器打开 index.html（无需服务器）
#    或启动任意静态服务器：
python -m http.server 8000   # 然后访问 http://127.0.0.1:8000
# 2. 运行单元测试（Node ≥ 12，无需 npm install）
node test/run-tests.js
# 或
npm test
```
## 控件说明
| 控件 | 作用 |
|---|---|
| 预设 | 内置迷宫 / 孤点 / 珊瑚 / 孔洞 / 混沌 / 蠕虫 六组经典 (F, k) 参数 |
| Feed F / Kill k | 实时调节反应参数，观察相变 |
| 每帧步数 | 每个动画帧执行的模拟步数（加速演化） |
| 暂停 / 继续 | 冻结与恢复 |
| 重置 | 用同一随机种子重新播种——每次重置后的演化轨迹**完全相同** |
## 测试
21 项测试覆盖五层，全绿为准入门槛：
```
数据结构     Field 周期回绕 / swap / 非法输入快速失败
算子数学     常数场散度为零 / 脉冲响应=模板系数 / 全场求和为零
动力学       不动点保持 / 反应方向 / 内联与参考实现逐点一致
集成         2000 步数值稳定性 / 3000 步斑图形成冒烟 / 确定性复现
渲染管线     LUT 端点 / 像素映射 clamp / mock ctx 渲染器
```
```bash
$ node test/run-tests.js
  ok    ...
  21 通过 / 0 失败 / 共 21 项，耗时 134ms
```