Creature logic

Логика существ — форма дварфийских вычислений. В ней используются особенности путей движения существ, чтобы активировать нажимные пластины. Логика существ является полной — в ней можно строить память, повторители и любые логические схемы.

Сравнение логики существ с другими видами

Плюсы:

• Не требует воды или ветра. В сухих безветренных средах возможные виды логики ограничиваются логиками существ и вагонеток;
• Аналогично, схемы на существах не требуют инфраструктуры — их можно построить где угодно, не заботясь о том, как доставить воду или энергию на другой конец карты;
• Все схемы на существах можно построить только из камня — хотя, при желании, можно строить из дерева или металла;
• Нет нужды в преобразовании сигналов, как в механической логике;
• Логика существ интуитивна. Наблюдая за тем, как существа проходят по схеме, легче найти ошибки;
• Наблюдать за тем, как бегают существа — весело!

Минусы:

• Надёжная логика на существах требует абсурдного количества люков, дверей и механизмов — не говоря о связывании нажимных пластин;
• Для логики, работающей на существах, нужны существа — иногда в больших количествах. Иногда они умирают или рождают детей. Иногда они пугают ваших дварфов. Иногда ваши дварфы убивают их;
• Логика существ довольно чувствительна к (сюрприз) попаданию лишних существ в схему. Это вероятнее, чем кажется, ибо схемы логики на существах в большинстве случаев требуют путь либо к краю карты, либо к общественной зоне.
• Схемы на существах требуют много пространства.

Free range or one path

There are two incompatible design philosophies associated with creature logic-- mostly, the creatures you use will determine which is appropriate.

Free range creature logic generally gives a path to creatures when certain criteria are met, and otherwise, lets them wander (in a constrained space). This simplifies design and permits constant evaluation of criteria, but any creature that paces in captivity can easily foul up your circuits-- for instance, a pacing creature may prevent a door from closing, causing an AND to evaluate as true even though both operands were never true at the same time. Additionally, it gives no clear indication that an evaluation has been completed-- if you want to evaluate your AND statement, you only ever know that it's been evaluated as true, never as false.

One path design constrains creatures to a single tile when they have no path available. Whenever the creature is permitted movement for evaluation of operands, the creature is guaranteed one and only one path. This requires explicit designation of 'else' paths, and requires that operands be evaluated at specific times rather than undergoing constant evaluation, but guarantees complete reliability, and allows the circuit to return both 'true' and 'false' evaluations, meaning that you can know for sure that a signal has been evaluated, rather than guessing if the creature has had sufficient time to path or not path.

Логика животных

Логика животных — частный случай логики существ, где используются животные, неспособные открывать двери, через плотно закрытые двери. Логика животных очень компактна и проста в построении в сравнении с большей частью видов логики существ, но несколько ненадёжна.

Логические вентили

Логика существ полагается на способность или неспособность существа пройти через определённую область. Дизайн «Один путь» требует явно выраженной ветки «else». Следующие логические элементы показаны в дополняющих друг друга парах, чтобы гарантировать, что у существа будет путь.

Все эти элементы можно легко изменить под больше чем два операнда.

Обозначения

В следующих диаграммах предполагается, что существо начинает путь с s (если дана). p — клетка, от которой можно дойти до цели существа. Двери ┼ и люки ¢ окрашены в те же цвета, что и привязанные к ним нажимные плиты ^. Если плиты такого цвета в схеме нет, значит, дверь или люк открывается сигналом снаружи схемы. Если несколько дверей или люков имеют один и тот же цвет, значит, они привязаны к одному и тому же источнику сигнала. Нажимные плиты, выдающие выходной сигнал, обозначены пурпурным ^. Двери и люки, привязанные к выходной плите, также окрашены в пурпурный. В том редком случае, когда элемент схемы связан с несколькими другими, это будет показано основным и фоновым цветами и дополнительно объяснено в тексте. Например, ^ привязано одновременно к голубым элементам и выходу.

Тождество и отрицание

╔══╗ ═╝[#0F0]┼[#F0F]^╚═ [#0FF]s+OO+[#F00]p ═╗[#0F0]¢+╔═ ╚══╝

Это функция одного операнда. Если он истинен, существо пройдёт по верхнему пути (тождество), иначе по нижнему (отрицание). Нажимная пластина выдаёт сигнал, когда операнд истинен. Этот элемент — основа всего, что будет показано дальше.

Тождество также можно использовать как простой элемент задержки. После получения входного сигнала выходной испускается через некоторое время, зависящее от скорости существа.

И и НЕ-И

╔═══╗ ═╝[#0F0]┼[#FF0]┼[#F0F]^╚═ [#0FF]s+O═O+[#F00]p ═╗+[#0F0]¢+╔═ ╚╗[#FF0]¢╔╝ |- ╚═╝

Обе двери сверху будут открыты, если оба операнда истинны. Люки внизу пропустят существо, если хотя бы один операнд ложен. Нажимная пластина сработает, когда оба операнд истинны.

НЕ-ИЛИ и ИЛИ

╔═══╗ ═╝[#0F0]¢[#FF0]¢[#F0F]^╚═ [#0FF]s+O═O+[#F00]p ═╗+[#0F0]┼+╔═ ╚╗[#FF0]┼╔╝ |- ╚═╝

По люкам сверху можно пройти только в том случае, если ни один операнд не истинен (НЕ-ИЛИ); двери снизу пропускают существо, если хотя бы один операнд истинен (ИЛИ). Нажимная пластина выдаёт сигнал, когда оба операнда ложны.

XOR и расширенный XNOR

╔═╦═╗ `╔╝[#0F0]┼O[#0F0]¢╚╗ ═╝+[#FF0]┼+[#FF0]¢[#F0F]^╚═ [#0FF]s+O═══O+[#F00]p ═╗+[#0F0]┼[#FF0]┼++╔═ ║+OO+╔╝ `╚╗[#0F0]¢[#FF0]¢╔╝ |- ╚══╝

XOR здесь — просто ИЛИ с идущим затем НЕ-И. XNOR, как объединение И и НЕ-ИЛИ, требует два пути. Каждый операнд подключен к одной двери и одному люку в пути XOR и одной двери и люку в пути XNOR. Нажимная пластина будет выдавать сигнал, когда ровно один операнд истинен. При модификации XOR под несколько операндов не забудьте оставить пространство между дверьми и люками, как на картинке; для двух операндов это необязательно. Аналогично можно расширить XNOR, или, если нужно лишь два операнда, сделать схему более компактной.

Многоразовые схемы

Описанные выше элементы одноразовые: существа убегут после прохождения по всем элементам. Можно вернуть существо обратно в начало пути, изменяя маршрут существа в процессе передвижения:

║[#F00]p║ ══╝[#0F0]¢║ [#0FF]s[#0F0]¢[#0F0]^O╣ ══╗[#0F0]┼║ ║[#F00]p║

Это одно из устройств для изменения маршрута. При нажатии на нажимную пластину существо открывает два люка, блокируя обратное движение и доступ к своей цели, и открывает дверь к новой цели. Эта цель может вести обратно к началу схемы. Этот принцип продемонстрирован в последующих схемах. Существо запирается на нажимной пластине, так что можно открывать дверь механизмами снаружи, а не пластиной; так можно контролировать движение существа по одной или нескольким ветвям схемы.

Обратимость

Читатель мог заметить почти полную симметрию в предыдущих логических элементах. Выходная пластина работает, даже если поместить её до ограничителей движения, а не после. Хотя указанные выше схемы проще понимаются, обычно более эффективно использовать такой обратный дизайн; но если одно существо используется для того, чтобы пройти по большой составной схеме, обратный дизайн может привести к большим задержкам. Умный логик может спросить: «Если существо может выдавать сигнал до того, как проходить по пути, зачем вообще по нему идти?». Эти идеи (расположение пластины до ограничителей и повторное использование) использованы в следующем вентиле XOR/XNOR:

╔═╦═╗ |- ╔╝[#0F0][#F0F]¢O[#0F0]┼╚╗ ════╝[#F0F]^[#FF0][#F0F]¢+[#FF0]┼+╚═ [#F00]p[#F0F][#00F]┼[#0FF]¢[#0FF]^[#0FF]¢O═══O+[#F00]p ════╗[#00F]^[#00F][#0F0]¢[#FF0]¢++╔═ ║[#00F]¢OO+╔╝ |- ╚╗[#0F0]┼[#FF0]┼╔╝ |- ╚══╝

Существо ждёт на начальной точке на голубом люке, пока не начнётся вычисление (при выключающем сигнале на голубых люках, который обычно идёт сразу после ненужного включающего). После этого существо, которому внезапно дали пути к его цели, шагает к XOR или XNOR, но вывод сигнала происходит раньше, чем в прошлых схемах. После вывода сигнала изначальный путь блокируется, и существо перенаправляется обратно на начальную точку (обратите внимание, что в изначальное состояние возвращается само существо, но сама схема — необязательно; для этого могут понадобиться дополнительные приспособления, или можно сделать схему возвращения, не трогающую состояние элементов)

Если в прошлой схеме существу требовалось пройти 8 тайлов до вывода сигнала, в этой нужно пройти всего 2, а рефрактерный период (в течении которого схему нельзя использовать) — улучшается ещё сильнее.

Creature memory

╔═╗ ═══╝[#0F0]┼╚══ [#F00]p[#FF0]¢[#FF0]^[#FF0]¢[#00F]¢[#F0F][#00F]^[#00F]¢[#F00]p ══╗[#0FF]┼╔═══ ╚═╝

This is a low latency version (not the simplest version, not the most full-featured) of creature-based memory. Each pressure plate is linked to each adjacent hatch. Memory is set by sending an open (followed closely by a close) to either door.

Note that in this diagram, both ends need to lead to the pathing goal. The creature can enter by either side, but will be constrained to either pressure plate during normal operation.

Clock generation, repeaters, and delay

A high resolution borg-logic clock or delay can be designed around the rate with which creatures fall. A simpler, low resolution clock can be designed based around the military scheduling menu or minecart routes.

The memory design above, slightly modified, can make a decent (not perfectly regular) repeater.

╔═╗ ═══╝[#FF0]¢╚══ [#F00]p[#FF0]¢[#FF0]^[#FF0]¢[#00F]¢[#F0F][#00F]^[#00F]¢[#F00]p ══╗[#00F]¢╔═══ ╚═╝

Here, each pressure plate is linked to the two orthogonally adjacent hatches. The southern hatch is linked to the eastern pressure plate, while the northern hatch is linked to western pressure plate. This repeater tends to fire about every 250 ticks, with open and close signals offset by about 125 ticks, when built as shown. It's very effective at rapidly triggering any device with a refractory period of 100. Similar, non-repeating systems can be used to institute delay.

Linking both pressure plates to output doubles its rate, turning it into very effective spike repeater. The period can be increased by introducing floor space into the center of the design.

Edge Detection

║[#F00]p║ ║[#F00]p║ ║[#0F0]¢╚═══╝[#FF0]¢║ ╠O[#0F0]^[#0FF]┼[#F0F]^[#FF0]¢[#FF0]^O╣ ║[#0F0]¢O═══O[#0FF]¢║ ╚╗++[#F0F]^++╔╝ ╚═════╝

North of the circuit is the pathing goal. The eastern and western pressure plates are linked to adjacent hatches. Input is linked to the hatch southeast of the eastern pressure plate and to the door. The central and southern pressure plates are linked to output. This circuit generates both an open and a close every time it is sent an open or a close signal from input -- that is, it generates two properly-ordered signals for every properly-ordered signal it is sent, allowing for edge triggered logic. Either output pressure plate can be removed to send an open and a close only upon receiving one kind of signal or the other kind of signal. Output can linked to the same device or to two different devices.

Note that the memory design forms a sort of inverse of this circuit, in that a single open-close cycle is translated into a single on or off signal.

Alternative design

Multiple choices of furniture are available for the doors or hatches in the above diagrams. Various reasons exist for substitution.

Doorless design

Of all alternative designs, doorless design is the most practical. All doors are replaced with hatches over stairs or ramps, and the path continues one z-level down or up. This makes it more difficult to visualize the circuit, and some very efficient designs may require more significant changes, but every circuit possible can be created without doors. Use of hatches instead of doors protects against the effects of doors being blocked open by unexpected creatures or objects-- the original bug, after all, took the form of vermin remains. Retracting bridges can be used the same way, but lead to problematic delays.

Hatchless design

Hatchless design is much more difficult and of very limited use. Signal inversion can make a door act like a hatch; a raising bridge acts like a hatch. Both of these institute delays in processing that require large expansion of logic circuits and limit the effectiveness of memory, but they may be necessary when using submerged logic or flyers-- bragging rights for a logic system submerged in magma that processes via fire imps may be worth the headache.

Bridge design

Bridge design uses bridges instead of both doors and hatches. Doors are replaced with retracting bridges over ramps or staircases; hatches are replaced with raising bridges, or with retracting bridges over channels. Bridge design causes frustrating delays, but it is the only way to use building destroyers in a logic circuit. The irony of making your minotaur run an impossible labyrinth may be worth the design headache. As an added bonus, bridges are nearly unobstructable-- offensive vermin remains in your logic circuits will be smashed from this plane.

Creature choice

Multiple choices exist for creatures to run logic circuits. Each has its own advantages and disadvantages.

Domestic animals

Domestic animals are valid choices for creature logic, but come with a host of disadvantages. Many females are capable of giving birth inside of your logic gates; their children can block the closing of doors or set off pressure plates. Grazers, of course, will starve inside most logic circuits, although some special designs may be capable of supporting a grazer. Some domestics are too small to set off pressure plates; some are capable of flight, requiring hatchless design. All unmodded domestic animals will die of old age, requiring periodic replacement. Most domestic animals have relatively short lifespans. Logic involving domestic animals must be built with pressure plates that can be triggered by citizens, and building these circuits may turn into a nightmare of job cancellations and stranded, starving dwarves. Domestic animals have one huge advantage, however: the location of their pathing goal can be altered with direct, unmediated action of the player, by placement of a meeting zone.

Invaders

Invaders are readily available on most maps, rarely or never give birth, and require no sustenance. Pressure plates don't need to be built triggerable by citizens. Elves and goblins will never die of old age. However, invaders cause their own problems. Invaders can cause job cancellations, and in some circuits may escape, wreaking havoc deep in your fortress. Dwarves armed with bolts and crossbows will take potshots at your computers periodically. Finally, invader-based logic must have a path to the map edge for predictable pathing. If your logic circuit is inside of your fortress, walling off, even through something as simple as raising a bridge at your entrance, will lead to unpredictable pathing.

Dwarves

Dwarves themselves can be used to run logic circuits, and are perhaps the most interesting choice; logic designs involving dwarves are generally referred to as borg logic. While longer-lived than most domestics, dwarves starve and dehydrate easily, requiring frequent, careful maintenance. Idle dwarves path unpredictably, and dwarves are vulnerable to drowsiness, leading to very high latency. Married female dwarves are fecund. At the same time, dwarves are excellent choices for logic circuits because of their varied pathing goals that can be altered through direct interaction by the player. Dwarves can trigger events both through the use of pressure plates and through the use of levers, while their pathing goals can be controlled by many means-- most easily and predictably, by military scheduling or minecart routes. In fact, one can see the entire game of Dwarf Fortress as one big logic circuit with dwarves as the driving creature. The more philosophically oriented overseer may wonder what cyclopean, ineffable circuit he or she is traversing through the act of playing Dwarf Fortress....

Undead

Undead are an intriguing choice for creature logic choices. The absence of attribute rust opens up the possibility for a more consistent repeater. They can be used in fully submerged circuits-- even in magma-submerged systems. In some biomes, they are self-repairing. However, undead path like wildlife, which can make it difficult to set up a circuit for them. Without a clear target, they may not behave predictably. One way to work around this is to build a visible target to which the undead path, by walling the circuit with channels instead of walls, and placing a captured invader in clear line-of-sight of the undead logician.

Other choices

There are a few things to stay away from, but in general, any sufficiently understood creature can be used for creature logic. Building destroyers are problematic, but full-bridge design is possible. Likewise, flyers and swimmers cause difficulty, but nothing that can't be worked around. Creatures with trapavoid are nearly useless, though gremlins might be able to output via levers; stun-able creatures like kobolds can trigger pressure plates when dropped/stunned; and non-web-immune creatures trigger pressure plates that have been webbed. Creatures with a size less than 10000 are too small to set off pressure plates, thus requiring additional "hardware" (such as a tame creature that "flees" or "charges" over a pressure plate). The essence of creature logic, however, is predictable pathing. This may or may not exclude the use of certain types of wildlife.