PWE —— 用 4D 编写物理世界。

一个 Rust 微内核运行时 + 语言，用于确定性的、分布式的 4D 世界仿真——3D 空间，加上时间。

English

PWE 不是又一个物理玩具，而是一个基底：唯一权威的世界、统一的类型化中间表示、 一种语言——足以建模任何可写成耦合微分/差分方程的规律：重力与碰撞、化学动力学、 种群演化、电磁、热、声、波、机械臂，以及会走路的机器。

而且它的确定性可被证明：解释器是语义基准，JIT 必须与它每一步逐字节一致； 300+ 测试与 38 项符合性检查强制保证——零跳过。

World Model → WIR → Domain IR → EIR → 解释器 / JIT / AOT → Runtime → CPU / GPU / NPU / Edge / Cloud

60 秒上手

cargo build --release -p pwe-cli

# 一个类人形象在行走（62 部件：胶囊四肢、眼睛、手指）
./target/release/pwe compile cli/examples/humanoid.pwe -o humanoid.pweb
./target/release/pwe present humanoid.pweb --port 8000   # 打开 http://localhost:8000

# 脉冲在三维立方体中辐射——先 ⟳ Restart，再 ▶ Resume
./target/release/pwe compile cli/examples/wave3d.pwe -o wave3d.pweb
./target/release/pwe present wave3d.pweb --port 8000

# 一整个太阳系，实时
./target/release/pwe compile cli/examples/solar.pwe -o solar.pweb
./target/release/pwe present solar.pweb --port 8000

每个产物都是自描述、已校验的二进制（.pweb）：重新编译、重新运行、重新发布—— 同样的字节，同样的世界。

PWE 的不同之处

世界是唯一权威的事实源。 实体是身份，组件是数据，系统是行为；一切权威变更都 经过 WorldTransaction。

一种语言，覆盖所有领域

PWE 的语言在所有学科里都是同一套——只有方程在变。

```pwe ignore world { gravity = (0, 0, 0) field heat { width = 32; height = 32; depth = 32; dx = 1.0 } # 一个 3D 网格场 entity body { state = (x = 1.0, vx = 0.0, temp = 353.15) } } systems { diffuse { field = heat; rate = 0.16 } # PDE：T += rate·∇²T update { on = body; dt = 0.1 vx = forces.spring_accel(2.0, x, 1.0) + forces.damping_accel(0.3, vx, 1.0) + 0.0 temp = thermal.radiative_cooling(temp, 293.15, 0.9, 1.0, 1.0, 700.0) + 0.0 } }

| 领域 | 在 PWE 中 |
| --- | --- |
| **力学 / 重力 / 碰撞** | `nbody`、`gravity`、`integrate`、`ground_contact`、`wall`、`force`、`linear`、`update` / `rk4` |
| **PDE 场（4D）** | `field` + `diffuse` / `poisson` / `wave`（热、电势、声、波） |
| **化学** | `std/chemistry`——完整元素周期表（Z = 1–118）、Arrhenius、动力学、pH |
| **热力学** | `std/thermal`——牛顿冷却、Stefan–Boltzmann、热传导 |
| **声学与光学** | `std/acoustics`、`std/optics`——声压级、多普勒、Beer–Lambert、菲涅尔 |
| **电磁** | `std/em` + `poisson`——库仑、洛伦兹、回旋、坡印廷 |
| **机器人** | `std/robotics`——正/逆运动学、PID、差速驱动 |
| **任何随机过程** | `random()`、`noise()`、`emit()`——有种子、可复放 |

**标准库**本身就是 PWE：`std/` 提供 `math`、`particles`、`forces`、`mechanics`、
`chemistry`（1–118）、`thermal`、`acoustics`、`optics`、`em`、`robotics`、`units`、
`control`——纯函数 + 具名命名空间的物理常量，可用 `--param` 覆盖。

---

## 展示 —— 让它动起来

每个都用 `pwe compile … -o out.pweb` 编译，再 `pwe present out.pweb`。

| 演示 | 是什么 |
| --- | --- |
| `humanoid.pwe` | 一个**62 部件的类人形象**在行走——胶囊四肢、面部细节、带指节的手指。 |
| `robot.pwe` | 一条由 `std/robotics` 正运动学驱动的**2 连杆机械臂**在摆动。 |
| `shapes.pwe` | **自定义形状**：组合体、凸八面体、显式面宝石、挤出的 **SVG** 星形。 |
| `wave3d.pwe` | 在立方体中辐射的 **3D 波**——半透明、按能量着色的球面壳向外扩散并衰减。 |
| `acoustics.pwe` | 驱动单极子产生的 **2D 声场**；探针记录到达延迟与 dB 电平。 |
| `solar.pwe` | **太阳系**实时：8 大行星 + 月球，公转兼自转。 |
| `flock.pwe` | 通过邻域查询**聚合并对齐**的鸟群。 |
| `domains.pwe` | 阻尼弹簧上的探针同时**辐射降温**——力 + 热 + 电磁 + 化学的组合。 |
| `spring/spring.pwe` | 多文件**模块**、参数、单位与计划事件（`--param k=16`）。 |
| `wave.pwe` | 一维线上的**正弦驻波**，画成按能量着色的曲线。 |
| `heat.pwe` | 二维网格上的**热扩散**（展开的 Gauss–Seidel 扫描）。 |
| `bounce.pwe` | 经典：**重力 + 地面接触**与弹性。 |

查看器按实体自身的声明渲染——`shape`、`size`、`color`、`opacity`、`glow`、
`label`；场渲染为等值面（2D/3D）或曲线（1D）。控件：**⟳ Restart**、
**⏸ Pause / ▶ Resume**、**🏷 Labels**。

---

## 语言一瞥

```pwe
world {
  gravity = (0, -9.81, 0)
  entity vehicle {
    position = (0, 8, 0)  velocity = (4, 0, 0)
    mass = 4  dynamic = true  box = (1, 0.5, 0.7)
  }
  entity ground { position = (0, -5, 0)  dynamic = false  box = (50, 5, 50) }
}
systems {
  gravity { gravity_y = -9.81; dt = 1/60 }
  integrate { dt = 1/60 }
  ground_contact { restitution = 0.6 }
}

• 规则是赋值；积分要显式：slot = expr 是普通赋值；积分用 slot = slot + inte(rate)、inte slot = rate 或 slot += rate（显式欧拉）。 rk4 { inte slot = rate } 做 4 阶积分。inte(E) = dt·E；deriv(E) 是后向差商 (E−E_prev)/dt。
• 是状态，不是脚本：命名槽、跨实体读取（@other.state.x）、属性 （@other.mass）、空间查询（neighbor_count、nearest_dist、neighbor_mean）。
• Python 式模块：import "std/forces"、import "m" as x、 from "m" import f；包即目录；循环导入可解析。
• 单位，可检查：可选的 [m/s^2] 标注 + 渐进式量纲分析——未标注即通配符。
• 事件与调度：at(T)、periodic(P)、schedule(gate, delay, …)、 emit / last_event，以及 RFC-0048 事件日历 （event_count / next_event_* / pop_event / events_seen）——在步网格上 精确一次、确定性。
• 有界控制流：repeat / for / break / continue 展开为直线式 EIR； 一个步内做牛顿迭代只需一行。
• 会教学的诊断：编译失败打印 detail code 与出错源码行（javac 式脱字符）。

完整参考——词法、全部关键字、EBNF、运算符优先级，以及内建函数完整表—— 见 docs/lang-usage.zh.md。

可证明的确定性

这里的确定性不是口号，而是编译与运行的闸门：

• 解释器 ≡ JIT：step_cross 在相同状态上跑两个后端，要求每一步的写入以及 事件/队列流都逐字节一致。
• 解析解符合性：每个仿真都对照其闭式解断言（牛顿冷却、放射性衰变、 logistic 增长、开普勒轨道、简谐能量、作用-反作用、可逆动力学、墙面反射……）。
• 快照 / 重放：状态哈希在多次运行与快照之间逐位复现。
• 冻结契约：37 份 RFC 定义规范字节、模式与协议；符合性零跳过。

架构

application  →  world  →  IR  →  compiler  →  runtime  →  kernel  →  platform

pwe-reference 内部：

快速开始

git clone git@github.com:open1s/qwe.git && cd qwe

cargo build --workspace
cargo test  --workspace          # 506 个测试
cargo run -p pwe-conformance     # RFC-0029：全部 PASS，无跳过

# 语言端到端：
cargo run -p pwe-reference --example language_demo

环境要求： Rust 1.81+。pwe-api 为 no_std 且零依赖；pwe-reference 仅依赖 pwe-api 与 PEST。

测试与符合性

外加 pwe-conformance：38 / 38，零跳过。no_std 检查： cargo check -p pwe-api --no-default-features。

冻结契约

完整的冻结 v0.2 契约（RFC-0019 … RFC-0036）：模式与规范化、WIR、EIR（类型化 SSA + 支配性）、内存与栅栏、世界事务、分布式所有权、快照与增量、运行时 ABI （include/pwe_abi.h）、JIT/AOT、渲染帧、符合性与最小剖面、组件 ABI、Domain IR、 能力、错误/限制、工件身份、交换信封。见 rfc/ 与 docs/rfc-alignment.md。

诚实的边界与路线图

内核边界之后有界、刻意的缺口——不是缺失的契约：

• 后端：参考实现提供解释器（语义基准）、原生 JIT（热度提升——pwe run 默认启用，--no-native-jit 关闭）与 AOT（C 代码生成 + 系统 cc + dlopen）， 全部与解释器差分验证，另有可选的线程化分派。GPU（WGSL / Metal，f32）正确性 已验证但还不是加速器：每步上传/回读使其今天慢于 CPU（见 #41，修法是设备常驻 场状态）。NPU 在路线图上；SIMD 评测后不采用（LLVM 已自动向量化 stencil 循环）。
• 刚体：AABB、球、凸包（精确 SAT）、复合与高度场碰撞体，冲量、摩擦，距离/ 弹簧/焊接/铰接/球铰/移动关节，外加软体（布料/果冻，RFC-0040）与地面。更广的 关节族（cone/universal/gear）仍在推进——它们需要引擎尚未建模的转动状态。
• 求值时统一为 f64：前端已支持 let 类型标注、整型常量折叠（: i64 下 7 / 2）与显式 i64(…) / f64(…) / bool(…) 转换（detail 89），但下降后的 寄存器与状态槽都是 double；int/bool 直达 EIR 寄存器为 RFC-0043、类型化数组 为 RFC-0044（均为 Proposed）。
• 分布式与插件目前都在进程内：所有权、epoch、split-brain 拒绝与线格式已实现 并经回环通道测试；RFC-0006 的 QUIC 传输与 RFC-0016 的能力作用域插件宿主（函数 表已冻结、尚无人填充）是剩余工作。

实时清单见 tasks/todo.md。

仓库结构

许可证

Apache-2.0。Copyright 2026 Open1s。见 LICENSE。

世界是唯一的事实源。编写它。证明它。看着它动起来。