ECS 世界模拟系统 v4.16.0

自洽运转的沙盒演化世界，参考WorldBox的完全自发演化体验，零硬编码干涉，所有规则自底向上涌现。

✨ 核心特色

• 🧬 完全自发演化：无人工预设食物链、物种、捕食关系，生态与文明完全由自然选择和主观能动性自发生成
• 🚫 零硬编码规则：没有预设技术树、文明阶段、社会制度，所有上层建筑由人类个体实践自然产生
• 🔄 全链路物质循环：从水循环、土壤养分、植物生长、动物捕食到尸体分解，完全闭环无人工兜底补给
• 📚 可失传技术体系：技术由人类个体主动发明，通过人际传授、代际传承、书籍记录传播，掌握者全部死亡则技术永久失传
• 🌡️ 完整物理环境：包含水循环、温度传导、风场、土壤侵蚀、养分循环、极端气候等真实物理系统
• 🎮 可视化Demo：内置像素风实时可视化界面，支持暂停、调速、步进、纪元重置等控制功能
• ⚡ 高性能架构：v4版本架构支持100x100网格下1000+实体稳定运行，单步耗时<50ms

🚀 快速启动

Windows 一键启动

直接双击项目根目录下的 start_ecs_demo.bat，脚本自动清理残留进程、启动前后端服务，完成后访问：

http://localhost:3000

一键停止服务：双击 stop_ecs_demo.bat 即可自动关闭所有相关进程。

手动启动

# 1. 启动后端服务
cd presentation/visualization
python demo_server.py

# 2. 启动前端
cd ../../frontend
npm run dev

访问 http://localhost:3000 即可进入Demo界面。

📦 核心模块

1. 核心架构

• ECS框架：纯组件+系统模式，数据与逻辑完全分离，支持零代码扩展组件与系统
• 实体池：高性能实体复用机制，避免频繁创建销毁开销
• 查询缓存：精确失效的查询缓存，大幅提升组件查询性能
• 系统调度器：支持按优先级、间隔调度系统，支持按类型/名称查询系统

2. 环境物理系统

• 水循环：降雨→下渗→蒸发→径流→地下水完整循环，对接雨水、土壤、水坑系统
• 温度系统：太阳辐射加热、层间热传导、昼夜温差、季节变化，支持5层土壤温度存储
• 风场系统：动态风场生成、热量平流、种子/水汽/污染物扩散
• 土壤系统：通用土壤流失方程模拟侵蚀，氮/磷/碳养分循环，微生物分解机制
• 极端气候：干旱/洪水/寒潮/热浪/野火/冰雹/龙卷风/飓风共8种极端事件，基于环境条件自发生成

3. 生态系统

• 植物生长：完全依赖土壤湿度、养分、温度、光照，符合最小因子定律，成熟后自动结果
• 动物行为：食草动物啃食植物、食肉/杂食动物捕食猎物，成功率由体型、速度、食性偏好动态决定
• 尸体分解：多类尸体分5阶段分解，释放养分到土壤，有毒尸体传播疾病，打通生物→死亡→土壤→植物物质循环
• 微生物系统：分解者、固氮菌、致病菌、共生菌、菌根真菌，加速有机质分解、补充土壤肥力
• 可演化性状：动物核心性状（食性偏好、体型、速度、繁殖率、变异率）全部可遗传、可变异，性状差异超50%自动生成新物种

4. 文明系统

• 人口全生命周期：出生→成长→工作→社交→生育→衰老→死亡完整闭环
• 需求驱动行为：人类行为完全由饥饿、口渴、温度、社交、繁衍、安全等基础需求驱动
• 动态文明阶段：6大维度18个指标加权评分自动匹配文明阶段，无硬性单一指标，支持文明降级
• 文化演化：7大价值观维度，支持规范/传统/禁忌动态管理，跨文明文化传播
• 文明特质：20种预设特质（生产/社会/生存/军事/特殊5大类），自动属性修正

5. 技术体系（完全无硬编码）

• 个体创新：技术由人类个体基于实践、需求、创造力主动掌握，系统仅做创新成功率判断
• 技艺传授：近距离社交触发教学，亲属/代际传承+40%学习概率、同部落+20%学习概率，幼年学习速度+50%
• 书籍传承：大师级技能拥有者可将技能写成书籍，其他人类可通过阅读书籍学习技能，实现技术脱离人类实体传承
• 技术失传：掌握某技术的最后一人死亡则技术从文明库永久消失，无人工兜底恢复机制

🎯 核心设计原则

1. 纯ECS架构：组件仅存数据，所有业务逻辑放在System中，组合优于继承，注册表模式零代码扩展
2. 零硬编码规则：没有预设的"正确"演化路径，所有上层结构完全自下而上涌现
3. 无人工兜底：允许资源匮乏、种群灭绝、文明消亡，所有结果完全符合自然逻辑
4. 渐进式兼容：旧组件提供兼容层，不强制修改所有业务系统，支持平滑迭代
5. 性能优先：所有优化保持API完全兼容，在不影响体验的前提下最大化运行效率

📊 性能指标

• 支持网格规模：最大1000x1000
• 支持实体数量：10000+（100x100网格下）
• 单步平均耗时：<30ms（100x100网格，50人类+200动植物实体）
• 峰值内存占用：<80MB（2000步模拟）
• 长时稳定性：2000步连续运行无崩溃，资源闭环无泄漏

✅ 测试状态

• 全量测试：661 passed, 10 deselected, 312 subtests passed
• 技术系统测试：5/5 passed
• 繁衍系统测试：12/12 passed
• 生态系统测试：38/38 passed
• 核心架构测试：127/127 passed

📝 版本历史

版本	日期	核心更新
v4.16.0	2026-07	新增书籍读写与技术非生物传承；完善技术发明与传承全链路；修复兼容层运行时错误
v4.15.1	2026-07	架构优化，组件版本统一；Disease/Memory/Social组件兼容层迁移；运行BUG修复
v4.15.0	2026-07	文明阶段逻辑重构为技术驱动；移除所有硬编码技术；实现技术发明/传授/失传全机制
v4.14.0	2026-07	生态系统改造，移除所有硬编码食物链/捕食限制；实现可遗传变异与自然选择
v4.13.0	2026-07	完善环境物理系统；新增水循环/温度/风场/土壤侵蚀/养分循环
v4.12.0	2026-07	前端Demo落地；FastAPI+WebSocket后端；像素风实时可视化
v4.10.0	2026-06	文明系统上线；文化演化、文明特质、动态阶段评分
v4.0	2026-06	架构重构，性能提升300%；SoA双存储、查询缓存、实体池
v3.0	2026-05	基础生命循环闭合；人口繁衍、资源闭环、生态系统基础

🔧 开发说明

运行全量测试

cd /d D:\个人助手\workspace\ECS
python -m pytest -q

运行全量模拟

python -u full_simulation.py --steps 2000 --quiet

目录结构

ECS/
├── application/        # 应用层，仿真入口、系统注册、实体生成
├── core/               # 核心ECS框架：世界、系统、组件、调度器
├── human/              # 人类实体相关组件与系统
├── biology/            # 生物相关组件与系统
│   ├── organisms/      # 生物有机体模块
│   │   ├── plant/      # 植物相关组件与系统
│   │   ├── animal/     # 动物相关组件与系统
│   │   └── microbe/    # 微生物相关组件与系统
│   └── lifecycle/      # 通用生命周期逻辑
├── environment/        # 环境物理系统：水文、地形、天气、气候
├── civilization/       # 文明相关系统：技术、文化、社会、建筑
├── space/              # 空间组件、位置管理、网格系统
├── presentation/       # 展示层：可视化后端、Demo服务
├── frontend/           # 前端界面：React+TypeScript像素风Demo
├── tools/              # 辅助工具、脚本、迁移工具
├── logs/               # 运行日志
├── start_ecs_demo.bat  # Windows一键启动脚本
├── stop_ecs_demo.bat   # Windows一键停止脚本
└── README.md

📄 许可

本项目为个人研究项目，仅供学习交流使用。