Bio-Geometric-Frustration-Engine
🧬 Bio-Geometric-Frustration-Engine
🌟 Synopsis
Le Protocole Ouellette propose une réinterprétation de la morphogenèse : la forme n’est plus une simple commande génétique, mais un état d’énergie minimale né d’une frustration géométrique.
Ce dépôt explore comment l’incompatibilité entre une métrique de croissance locale et l’espace euclidien ambiant force la matière biologique à se courber, se plisser ou bifurquer. Du pétale de lys aux métamatériaux programmables, nous décodons les algorithmes de la nature pour concevoir la robotique molle de demain.
📐 Formalisme Mathématique
La dynamique est régie par la compétition entre l’étirement (membrane) et la flexion (bending).
1. La Métrique Cible
La croissance est encodée par un tenseur de croissance $\mathbf{G}$ qui transforme la métrique initiale en une métrique de référence $\bar{g}$ : \(\bar{g} = \mathbf{G}^T \mathbf{G}\)
Si la courbure de Gauss $K$ associée à $\bar{g}$ est non nulle, le système accumule de l’énergie élastique $\mathcal{E}$ : \(\mathcal{E} = h \int \mathcal{A}^{ijkl} \epsilon_{ij} \epsilon_{kl} dA + \frac{h^3}{12} \int \mathcal{A}^{ijkl} (b_{ij} - \bar{b}_{ij})(b_{kl} - \bar{b}_{kl}) dA\)
2. Équations de Föppl-von Kármán (FvK) Modifiées
L’équilibre morphologique est atteint via la résolution de l’équation de compatibilité : \(\Delta^2 \chi = -Eh [w, w] - Eh K_{target}\) Où :
- $\chi$ : Fonction d’Airy (contraintes internes).
- $w$ : Déflexion hors-plan.
- $K_{target}$ : Courbure de Gauss imposée par la croissance différentielle.
🔄 Architecture du Système
graph TD
A[Croissance Cellulaire/Anisotropie] --> B{Incompatibilité Métrique};
B -->|Énergie Élastique| C[Accumulation de Frustration];
C --> D{Bifurcation de Forme};
D -->|Instabilité de bord| E[Pétales/Collerettes];
D -->|Flambage Basal| F[Dermatoglyphes];
D -->|Hélice Chirale| G[Gousses/Robotique Molle];
E & F & G --> H[Optimisation Fonctionnelle];
📊 Prédictions & Métrologie : Régimes de Forme
| Paramètre (épaisseur ) | Régime Dominant | Morphotype Résultant |
|---|---|---|
| élevé | Énergie de flexion | Formes développables (cylindres) |
| faible | Énergie d’étirement | Singularités, rides (d-cones, crêtes) |
| (Hyperbolique) | Frustration de bord | Selles de cheval, ondulations périodiques |
🚀 Applications & Roadmap
- **Phase 1 : Cadre théorique – mise en commun mécanique des plaques / botanique / morphogenèse.
- Phase 2 : Simulation - Solveur éléments finis pour la croissance différentielle.
- Phase 3 : Synthèse - Impression 4D de stents auto-déployables basés sur la métrique inverse.
- Phase 4 : Robotique - Actionneurs bistables “Snap-through” à haute efficacité énergétique.
Auteur : Bryan Ouellette
```