Expérience 04
Réaction-diffusion
Deux substances chimiques, une règle locale de qui nourrit qui et qui supprime qui, répétée sur toute une grille — et des taches, des rayures ou un labyrinthe apparaissent sans qu'aucun plan ne les ait dessinés.
Qu'est-ce que Gray-Scott ?
Gray-Scott est un système de réaction-diffusion : deux substances chimiques, U et V, occupent chaque point d'une grille et diffusent vers leurs voisines à des vitesses différentes (Du, Dv). Une réaction locale les couple : V consomme U pour se reproduire (le terme U·V²), pendant qu'un taux d'alimentation F reconstitue U et qu'un taux de suppression k élimine V. C'est un cas particulier de l'équation proposée par Alan Turing en 1952 pour expliquer la morphogenèse — comment un embryon d'abord uniforme développe des motifs (taches d'un pelage, rayures d'un poisson) à partir de deux substances qui diffusent à des vitesses différentes.
Selon les seules valeurs de F et k, ce même mécanisme produit des régimes radicalement différents : des taches isolées, des rayures, un labyrinthe de parois, ou des taches qui se divisent en deux (mitose). LifeLabs expose quatre préréglages calibrés sur ces régimes, mais la frontière entre eux est continue — glisser F ou k d'un centième suffit à faire basculer la grille d'un motif à l'autre.
Pourquoi c'est de l'émergence — un motif, pas une créature
Chez Lenia, l'émergence produit un isolat mobile : une forme qui se déplace comme un tout, un peu à la façon d'un organisme. Ici, l'émergence produit un motif global, spatialement stable une fois installé : la même règle de réaction-diffusion, appliquée identiquement à chaque point de la grille, fait apparaître un pavage régulier de taches ou de rayures — sans qu'aucune information de position ou de distance n'entre jamais dans le calcul. Le motif est un pur produit de la chimie locale répétée, jamais écrit dans les équations elles-mêmes.
LifeLabs ne parle donc pas de « créature » pour Gray-Scott : rien ici ne se déplace comme un tout cohérent, rien ne pulse ni ne se reproduit à l'échelle d'un isolat. Le mot juste est « motif », au sens de Turing : une texture qui s'auto-organise à partir d'un champ initialement quasi uniforme, puis reste ensuite quasi statique. C'est un émerveillement plus discret que Lenia, mais tout aussi rigoureux : un système chimique élémentaire, sans mémoire de forme, qui produit malgré tout de la régularité géométrique.
Piloter
Piloter la réaction
Les signes vitaux mesurés
Chaque run enregistre cinq séries temporelles, calculées à intervalles réguliers pendant la simulation, qui servent de « signes vitaux » au motif observé :
- Fraction active
- la proportion de cellules où V dépasse un seuil d'activité — elle grimpe tant que la réaction se propage sur la grille, puis se stabilise une fois le motif installé.
- Variance spatiale
- la variance des valeurs de V sur toute la grille — quasi nulle sur un champ uniforme, elle grimpe nettement dès qu'un motif de taches ou de rayures se structure ; c'est le signal le plus direct qu'« il se passe quelque chose ».
- Entropie du motif
- l'entropie de Shannon de l'histogramme des valeurs actives de V — une mesure de la diversité des intensités présentes dans le motif, distincte de sa géométrie.
- Densité d'interface
- la magnitude moyenne du gradient de V entre cellules voisines — dense le long des frontières nettes d'un motif, quasi nulle sur un champ constant.
- Masse de V
- la somme totale de V sur la grille — une masse qui converge vers un plateau signale un motif stabilisé, une masse qui continue de croître indique une réaction encore en expansion.
