四分钟四十亿年！国外小哥在GPU上模拟世界

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  新智元报道  

这个故事始于四亿五亿年前，有一块熔岩……

vec3 p = 1.5 * vec3(     sin(lon*PI/180.) * cos(lat*PI/180.),     sin(lat*PI/180.),     cos(lon*PI/180.) * cos(lat*PI/180.));

现在，小行星的大小各不相同，因此产生的陨石坑也不尽相同。

fBM() 用于生成地形、云、树木分布、它们的颜色变化以及顶篷细节

float height = 0.;for (float i = 0.; i < 5.; i++) {float c = craters(0.4 * pow(2.2, i) * p);float noise = 0.4 * exp(-3.c) * FBM(10.p);float w = clamp(3. * pow(0.4, i), 0., 1.);    height += w * (c + noise);}height = pow(height, 3.);

陨石坑本身是在3D网格上生成的，而地表地形则是从网格中划分出来的一个球体。

float craters(vec3 x) {    vec3 p = floor(x);    vec3 f = fract(x);    float va = 0.;    float wt = 0.;    for (int i = -2; i <= 2; i++)     for (int j = -2; j <= 2; j++)      for (int k = -2; k <= 2; k++) {        vec3 g = vec3(i,j,k);        vec3 o = 0.8 * hash33(p + g);        float d = distance(f - g, o);        float w = exp(-4. * d);        va += w * sin(2.*PI * sqrt(d));        wt += w;    }    return abs(va / wt);}

NASA提供的对早期地球的艺术印象

其中所含的水被热量蒸发，逸出并开始在地球周围形成的早期大气中循环。随着时间的推移和岩石的冷却，水蒸气开始凝结成海洋。液态水在地表流动，在地形上刻画出一道道沟壑，留下了大量沉积物。

山脉、海沟和我们熟悉的大陆地貌的形成，需要一个构造运动模型。

自然地形的崎岖外观，很大程度上是由河流流域形成的，它们会以我们熟悉的分支模式，来侵蚀着地貌景观。

elevation -= 0.05 * pow(water, 0.8) * pow(slope, 2.);

在这里，我们有当前单元的海拔高度和水量，以及水流方向的坡度。

模拟河流流域

来自《蚱蜢地理》的美国河流流域

模拟整个星球的气候系统是一项艰巨的任务，但幸运的是，它可以相对容易地被近似模拟出来。

if (land) {    mslp = 1012.5 - 6. * cos(lat*PI/45.);} else { // ocean    mslp = 1014.5 - 20. * cos(lat*PI/30.);}

if (land) {    delta = 15. * sin(lat*PI/90.);} else { // ocean    delta = 20. * sin(lat*PI/35.) * abs(lat)/90.;}

float temp = 40. * tanh(2.2 * exp(-0.5 * pow((lat + 5.season)/30., 2.)))             - 15.(mslp - 1012.) / 1.8 + 1.5 * land - 4. * elevation;

vec2 coriolis = 15. * sin(lat*PI/180.) * vec2(-grad.y, grad.x);vec2 velocity = coriolis - grad;

气候影响着地球上的生命分布。降雨模式和温度变化决定了植物的生长速度。

float dx = plant_growth - c.y;float dy = reproduction * c.x - predation * c.z - 1.;float dz = predation * c.y - 1.;float dt = 0.1;c.xyz += dt * c.xyz * vec3(dx, dy, dz);

c的xyz元素，分别代表植被、食草动物和食肉动物的种群。

早期地球的序幕结束了。