## Sesc Av. Paulista - Espaço de Tecnologias e Artes
# Simulações biológicas com programação

## `https://hackmd.io/@villares/sesc-simula-bio`

### Para desenhar com Python nestes dois encontros

Vamos usar o [Thonny IDE](https://thonny.org), com um plugin que facilita usar a biblioteca [py5](py5coding.org), [intruções para instalar](https://abav.lugaralgum.com/como-instalar-py5/). Também pode ser usado o editor online [pyp5js/modopy5](https://abav.lugaralgum.com/pyp5js/py5mode/)

- Material introdutório de apoio em [abav.lugaralgum.com/material-aulas](https://abav.lugaralgum.com/material-aulas/Processing-Python-py5/)

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## Encontro 28/11 - Showcase

Literatura de referência: SHIFMAN, Daniel. [*Nature of code*](https://natureofcode.com).

### Autômatos celulares

- https://natureofcode.com/book/chapter-7-cellular-automata/

- Conway's Game of Life https://gist.github.com/villares/646497878b5a74eef51f876d95d912f5

### Árvore binária randomizada

- https://github.com/villares/sketch-a-day/tree/main/2023/sketch_2023_09_28

> 

### Flocking

- https://natureofcode.com/book/chapter-6-autonomous-agents/

- Com Orientação a Objetos https://github.com/villares/sketch-a-day/tree/main/2023/sketch_2023_10_31
- Com `numpy` https://github.com/villares/sketch-a-day/tree/main/2023/sketch_2023_11_23

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## Encontro 14/11 - L-System - Sistema de Lindenmayer

> Nota: No final deste primeiro encontro conversamos também sobre mais coisas:
> - Blender + Python https://github.com/tabreturn/blender-creative-coding
> - Mais opções livres de desenho com Python https://github.com/villares/Resources-for-teaching-programming

L-Systems são as estruturas e procedimentos criados por Aristide Lindenmayer para estudar o crescimento de algas e plantas, por meio da manipulação de sequências de símbolos. As sequências são geradas por sucessivas iterações da aplicação de regras de substituição. Depois é possível interpretar essas sequências como geometria.

> Ainda sobre L-Systems, a tradução computacional dessas estruturas foi discutida pela primeira vez em Lecture Notes in Biomathematics por Przemyslaw Prusinkiewcz e James Hanan. [Mais referências](https://abav.lugaralgum.com/material-aulas/Processing-Python-py5/LSystem.html).

### Preparando o terreno

#### Assuntos de que vamos precisar
- [Tranformações no sistema de coordenadas](https://abav.lugaralgum.com/material-aulas/Processing-Python-py5/transformacoes_coordenadas.html)
- [Dicionários](https://abav.lugaralgum.com/material-aulas/Processing-Python-py5/dicionarios.html)

#### translate, rotate, push_matrix e pop_matrix

Manipulando o sistema de coordenadas para desenhar linhas com um comprimento e ângulo (um pouco como coordenadas polares!). Apresentando o `push_matrix()` e o `pop_matrix()` que vamos precisar depois.

def setup():
    size(600, 600)
    tamanho = 100
    
    push_matrix()  # guardando o sistema de coordenadas
    translate(300, 300)
    rotate(radians(30))
    line(0, 0, 0, -tamanho)  # x0, y0, x1, y2
    pop_matrix()   # recuperando o sistema anterior
    
    
    push_matrix()  # guardando o sistema de coordenadas
    translate(100, 100)
    rotate(radians(30))
    line(0, 0, 0, -tamanho)  # x0, y0, x1, y2
    pop_matrix()   # recuperando o sistema anterior

### Dicionários no Python (dict)

Estudamos um pouco os dicionários e o metodo `.get()` usando `.get(chave, resposta_se_nao_tem_a_chave)`.

capitais  = { 
    'SP': 'São Paulo',
    'MG': 'Belo Horizonte',
    'ES': 'Vitória'    
} 

print(capitais['RJ'])  # quebra com KeyError

print(capitais.get('RO', 'não sei')) # exibe: não sei

estado = 'AM'
print(capitais.get(estado, estado)  # exibe: AM

#### Gerando uma sequência de símbolos: A regra da alga

regras = {
    'A': 'AB',
    'B': 'A',
    }
axioma = 'A'
iteracoes = 7

def setup():
    size(600, 600)
    frase_inicial = axioma
    for n in range(iteracoes):  # repete 7 vezes
        nova_frase = ''
        for simbolo in frase_inicial:
            nova_frase = nova_frase + regras.get(simbolo, simbolo)
        frase_inicial = nova_frase
        print(nova_frase)
        
    

### Primeiro Exemplo completo

regras = {
    'X': 'F+[[X]-X]-F[-FX]+X',
    'F': 'FF',
    }
axioma = 'X'
iteracoes = 7
angulo = 25
tamanho = 2

def setup():
    size(800, 800)
    frase_inicial = axioma
    for n in range(iteracoes):  # repete 7 vezes
        nova_frase = ''
        for simbolo in frase_inicial:
            nova_frase = nova_frase + regras.get(simbolo, simbolo)
        frase_inicial = nova_frase
        print(len(nova_frase))
    
    translate(300, 700)
    for simbolo in nova_frase:
        if simbolo == 'F':
            line(0, 0, 0, -tamanho)
            translate(0,-tamanho)
        elif simbolo == '+':
            rotate(radians(-angulo))
        elif simbolo == '-':
            rotate(radians(angulo))
        elif simbolo == '[':
            push_matrix()
        elif simbolo == ']':
            pop_matrix()


### Acrescentando desenho em 3D


regras = {
    'X': 'F+[[X]-X]-F[-FX]+X',
    'F': 'FF',
    }
axioma = 'X'
iteracoes = 7
angulo = 25
tamanho = 2

def setup():
    global nova_frase
    size(800, 800, P3D)
    frase_inicial = axioma
    for n in range(iteracoes):  # repete 7 vezes
        nova_frase = ''
        for simbolo in frase_inicial:
            nova_frase = nova_frase + regras.get(simbolo, simbolo)
        frase_inicial = nova_frase
        print(len(nova_frase))
    
    
def draw():
    background(200, 240, 240)
    translate(300, 700)
    rotate_y(radians(frame_count * 2))
    for simbolo in nova_frase:
        if simbolo == 'F':
            rotate_y(angulo)
            stroke_weight(1)
            stroke(0)  # traço preto
            line(0, 0, 0, -tamanho)
            translate(0,-tamanho)
        elif simbolo == '+':
            rotate(radians(-angulo))
        elif simbolo == '-':
            rotate(radians(angulo))
        elif simbolo == '[':
            push_matrix()
        elif simbolo == ']':
            pop_matrix()
        elif simbolo == 'X':
            stroke_weight(tamanho)
            stroke(255, 0 , 0)  # RGB
            point(0, 0)