《氧气不足》：从入门到退坑

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本教程中使用的模拟软件是2017年KLEI商业软件公司开发的全新多相流场模拟及传热模拟软件：《氧气不足》（ONI，Oxygen Not Included）。在商业软件贩售平台蒸汽网上售价为68元，请收看本教程的用户先到贴吧下载软件尝鲜。本教程将涉及的内容有：软件入门介绍、简单边界条件设定、流场模拟及初等传热模拟。

1 游戏介绍 
氧气不足，饥荒开发组开发的一款殖民地模拟游戏。看到这个标题，打开游戏看到3个殖民者要我自己roll，看到右上角job分工列表，看到各种各样熟悉的东西，我忍不住大喊一句：我就说rimworld这种师从矮人要塞的碉堡游戏，迟早会越来越火的~
所以对这个游戏的第一印象是，这又是一个挺不错的rimworld，但是可能会比rimworld稍微简单一点，系统稍微简陋一点，要素稍微要少一点。但是万万没想到的是，本作居然是一款隐藏的很深的模拟软件！

首先从一个比较成功的殖民地入手进行讲解：整体界面如上。

左上角是日期、人数、脑残值、食物总量、暂停及速度调整、火警、信息栏。
游戏中采用的是时间单位不是天，而是一个“循环”，夜晚时间大概占八分之一，这种奇妙的星球真的是让人感动。毕竟孩子们睡觉时间又可以减少一点，不像rimworld那样刚起床-看星空-吃饭-玩马蹄铁-搬一块土豆-好累啊上床睡觉的作息。

右上角按钮对应是 分工列表，人物状态监视，每日汇报和科研界面。

分工列表就是让谁干嘛不让谁干嘛，一般情况下最好让技能高的去做，但是，自从我发现一个现象以后，我就再没调整过了，因为去发电的人很容易心情不好，所以我就让大家轮流发电，毕竟是最辛苦耗费体力最多的劳动工种，大家轮流来至少不会发生冲突推卸责任之类的。（存疑，怀疑是后期发电需求大，人力发电机的优先级稍微高了点，因此发电的人饭没吃、厕所没上、没得洗澡，因此而导致发电人员的脑残值过高，这需要后期验证，但是游戏本身来说，我不觉得分配工作有什么太大的好处，因为我挑的人物全是废柴，技能根本没有区别）

科研界面，这类游戏的，有区别吗？

右下图标对应的就是一般动作指令：挖掘、收获、提高优先级、扫地、拖地、拆除、取消
必须说一下，rimworld的这些指令按钮放在2级菜单，真的很反人类，经常想拆什么、挖什么，找半天才找到那一版。

而本作中的优先级系统完全取代了rimworld中的手动分配任务系统。因此不再出现的情况是：克里斯你就不能把这儿的电线都修好再走？非要我按10下？ 而很可能出现的情况是：克里斯关下门，我优先级调到9了，克里斯你别走啊妈蛋！！！！克里斯！！！关门！！！！！着火啦！爆炸啦！！！！氯气泄漏啦？！！！！！天啊xxxxxxxxxxxxx。然后leon慢慢悠悠的去把门关上了，时间已经过去了1分钟。这个档已经坏了。（克里斯：这种事不能怪我，是你没有预见能力，而且我不顺路。即使顺路我的任务列表上已经有别的任务了，我要去尿尿。）

左下的基本上是各种功能性建筑，有兴趣的玩家可以用有道词典翻译一下什么意思就懂了，这里不做介绍。
2 游戏机制 - 资源链
这里就不装逼了，直接进入正题，说明一下游戏机制。

游戏机制就是要不停地寻找氧气来源，这里同样用思维导图来总结一下能源流动链及氧气来源链，了解这个机制，是游戏第一步要做的事情，只要了解了，基本上就能上手了，基本上就能差不多搭建出一个5分钟内不会立刻死掉的殖民地。

游戏叫氧气不足，所以核心就是氧气，如何读图？很简单，就是看资源来源的末端，末端就是最直观的你需要开采用来产生氧气的东西：史莱姆、藻类、氧气石。没错，水也可以通过电解产生氧气，但是副产物氢气需要另行处理，否则氢气会一直堆积。然后外界也会有超高浓度的污染的氧气，平时浓度大概是一平方1800g左右，我曾见过5kg-10kg一平方的气体，但是需要长时间净化。
在游戏初期，一般都会在基地旁边有少量的氧气石，自动释放氧气，一段时间后就会耗尽并消失，所以，作为备用也可，把他们围起来吧，救急再拿出来用。

至于藻类，是早期很容易得到，相当好用但消耗很快、中后期做碳氧循环很好用很耐用的资源。思维导图中提到的电氧机就是直接消耗藻类产生大量氧气，产量大但是消耗也大，比率大概是消耗700g/s的藻类，生成400g/s的氧气。而后期如下图所示的一个藻类堆肥，光照下效率会略微提高，消耗28g/s的藻类，生成40g/s的氧气，并消耗大概280g/s的水，循环二氧化碳量未知，但是5人的殖民地，用2-3堆大概能把二氧化碳量维持在平衡的水平，还是不错的。

史莱姆压榨速度太慢，每10s左右1kg，如果用电氧机的话，就别想了。毕竟1s700g，而且一台电氧机根本支撑不了多少人的呼吸，而史莱姆的消耗量超级大，挖不过来。所以这个资源线我只是做出来了但是没有使用（产生污染氧气也要处理，产生废水也要处理。）
最后一项，电解水。又爱又恨。清洁环保看似可循环，实际上知道热力学定律的都知道，电解应该是超级耗电，而产生的氢气燃烧提供的能量肯定不能供给电解，所以整个能量循环回路必须要依靠人力发电作为输入，氢气发电只能是作为尾气处理和少量能量回收，但是实际上，这个过程里，需要的2个泵和2个过滤器耗电极高（240*2+120*2）。因此，氢气是否要处理呢？这真的是个极为棘手的问题。但是电解水产生氧气的速度很慢所以必须要靠供氧回路，中间部分是不能省了，相对于去挖藻类来说，人力发电负担更重了，到底好还是不好，真的很难说。

3 游戏机制 - 多相气液流体特性
这里引入两个概念用以概括里面的流体特性：不混合理论和最小空间理论
不混合理论即不同种类气体必然不会混合。游戏中的气体，大概有二氧化碳、氧气、污染氧气、氢气、氯气这几种，水有污染水和洁净水这两种。游戏中相是不能混合的，因此污染氧气和氧气在一起是油水分离的状态，洁净水和污染水也不会混合。这就有一定的好处，一颗老鼠屎还是老鼠屎，只要捡起来，这锅粥还是新鲜的（现实生活有3秒原则与之对应：雪糕掉到地上3s内捡起来必定是干净的）。而气体之间不能互相混合，因此气体总是以团聚的形式出现，一堆1kg/格（一格文中也以1平方代替）的氧气中，可能会有0.5g/格的二氧化碳出现，也或者会有50kg/格的氢气存在。
但是游戏中还存在气压问题，或者科学改口称单位空间容纳气体质量问题，值得注意的是，由于不混合理论存在，不同种气体之间存在气压差但是气体不会向彼此流动混合。比如说氧气，其中一格的氧气密度达到1800g/格，而周围氧气团如果密度没有达到1800，那么这一格的氧气会往周围跑，以最终达到整个空间内所有格子中的氧气密度一致。但是一堆超高密度的氧气不会往H2格子跑（不混合理论）或占用一个超低密度的H2的空间（最小空间理论），所以这里面的气压并非生活中的气压，无论周围气体气压如何，每种气体必须至少占有一个格子。

氧气的标准气压是1800g/平方。为什么是1800？不知道。其实游戏中不存在“开放空间”，所有区域都是密闭空间，因此很难定义标准大气压，甚至不存在。唯一的依据是当周围格子到达1800的时候，产氧气的机器会提示，已经达到了最高密度，机器停止工作。同样具有密度上限的是液体，清洁水是1100g/平方，污水是808.2g/平方，这些都是游戏里面直接看到的。但是氢气、二氧化碳由于没有类似的依据，因此无法定义标压，但是个人怀疑相邻气团达到压力平衡时，单位格子中的氧气质量是要比氢气高比二氧化碳低的，说到底，就是分子量。
而气体的密度能超过1800吗？能，但是不是自主超过，必须有外界帮助，比如像氧气石这种能突破1800仍然产生氧气的bug存在，另外，往隔绝空间里面注水（管道滴进去），也能通过水占用空气格子的方式使空气压缩到1800g/平方以上，但是，一种气体必须占用1格，不管周围其他类型气体密度多高，所以估计，当压缩到无空间的时候，水会滴不进去。

除了气压问题，还有一个问题是气体重量的问题。这和一个格子内的气体质量无关（并非在讲密度），而和气体分子本身的分子量有关，因此，二氧化碳必下沉，氢气必上浮，氧气必定在中层，而氯气在最底下。污染氧气和氧气相比，有下沉的趋势（存疑）。

因此游戏的玩法大概是殖民地上部收集氢气进行发电，中部生活区，底部进行二氧化碳处理。但是，但是，但是！！！！
但是，游戏中气体的运动存在随机性和气压驱动性。
氢气本来是上浮的，但是如果气团（一格中团聚的气体）不存在随机运动（现实中我们称之为布朗运动），那么整体而言，气体就是一团死水，始终团聚在一起。而气压，也是驱动气团运动的宏观推力，气体总是从密度大的方向（高压区）向密度低的地方移动。

下图中中部红圈处有大量氢气团聚，但此处并不是封闭空间的最高处，本来这些氢气是需要到最顶部去的，很可能一个一团一个气团地，慢慢就飘过去了，但是无奈这个过程必须与氧气的气流作斗争，因为氧气的运动方向是相反的，所以这团氢气没有办法移动到最顶部，在此处积聚成团。

而游戏中，就必须避免存在这种需要逆气压梯度运输的过程，才能让气体流通。这就是本游戏的第二核心：
4 殖民地整体结构设计及气体运输通路分析

如图所示的设置，电解水产氧区在顶部，生活区中部，种植区也是中部，工作区（主要是人力发电和科研）要最好紧靠上部，污水废气处理在底部。这样的简单设置不需要太多的气泵进行气体供给，气体循环通路如下：

核心是：氧气的量是最多的，因此氧气的顺气压扩散运动是所有气体运动中的主导者，因此其他的气体运动方向最好是顺着氧气运动方向。如图，工作区生活区都在下部，因此人呼出的二氧化碳会顺氧气浓度梯度/气压梯度往下沉，不会引起如上一节提到的像氢气团那样的堵塞，而氢气本身也会顺氧气浓度梯度向上运动。
5 传热学模拟
游戏中的热源一般是发电机或别的机器，而电线、水管、气管都有传热系数，但是我在游戏过程中并不觉得有什么用。直到有一天我看到这样一张图：

图片的主体是气体通路，绿色氧气，橙色是收集回路，黄色是过滤后将氧气重新泵回原处，紫色是收集二氧化碳进行处理的，蓝色是收集氢气进行燃烧处理的。
但是重点并非这些，所谓外行看热闹，内行看高端热闹，我关注的是这些：

顶上这两个机器是二氧化碳处理机，作用是利用水吸收二氧化碳，去除二氧化碳，而产生污水。而这里面的这个纯净水回路之曲折让我想到的只有一样东西，就是：热管。
由此想到的是，游戏者充分利用底部的煤炭发电机产生的热量，通过空气和管道接触传热，将管道内的液体加热，然后利用这些余热做别的事情。而曲折的管道增加了接触面积和接触时间，水流动的方向不用想，肯定是从上往下，学过化学的冷凝管都知道。
这些余热可以用来干什么？不清楚，可能以后存在地热能之类的热能发电机，又或者热能增加氧气产量也说不定，但是这一张图带给我的脑洞是无尽的。
6 游戏核心策略
因为所有资源都是不可再生的（我有说过吧？倒回去看看，嗯是的。）藻类会消耗，水转化为氧气再变成二氧化碳以后，用清洗机清洗会变成水中的“污染物”消失，因此水本身也是会耗尽的，所以游戏本身就是一个通过不断向外扩张寻找资源保证自身生存的过程。

并不存在一本万利的做法，不存在一个自给自足的系统，并不能形成一个稳定的生态系统。（开发者在steam上公布的一个alpha演示视频中已经确认目前版本不能搭建可再生的系统，但日后会逐渐增加可再生资源。）

因为外部的能源输入只有一种，就是不需要光就能制造有机物的植物，但是他耗氧，因此归根结底，外部驱动整个殖民地的生态系统运作的，不是太阳光，而是潜在制氧物，就是那个思维导图中所标示的那些“终端”-最根本的氧气来源物、最直观的开采物。因此游戏的概念，就是将现实中一切能源的来源：太阳光，换成了氧气。

由此可知，如果要生存，最简单的策略，就是找大量的、不停地找、不停的挖掘藻类，而藻类直观、快速的产氧机制（资源链短，敏捷），能很好保证殖民地的发展。

相较而言，电解水的产氧策略，是需要耗费大量人力进行发电的复杂过程，人进行发电，需要没日没夜去发电机工作，心情很容易糟糕，如果想利用别的发电，煤炭发电会产生二氧化碳，需要另外处理，挖掘氢气孔洞，可能需要人为开通路、增加气泵进行供气、或者用注水/氧排气法，必然需要更多电器和人力物力。

最后，净化天然污染氧气的方法实在是有点让人汗颜，但是不失为一种还可以的策略，但是仍然需要过滤机、净化机彼此配合才能实现，速度嘛哎、、

至于游戏中角色的选择，有个主播认为：人的抗压能力是天生的，但是技能却是可以训练的。所以为了保证脑残值，尽量选耐压的角色，即使他们是废柴。抗压能力就是他们对于殖民地装饰的期待值，正的代表期望高，容易脑残，负的就是好的，就是不介意，能吃苦。但是经常都是技能很菜、晚上打呼噜、或者有什么重大疾病的人。

（没错我对晚上打呼噜的人怨念很大。我绝对不会挑，因为会打扰周围4格内的人睡觉，导致他们心情超差，脑残值暴涨，第二天体能大降。）

游戏末期出事一般都是因为某人脑残值太高，就地呕吐，导致别人踩到呕吐物脑残值暴涨，是一个恶性循环，最后所有人都不肯干活只会呕吐。因此本人也稍微认同这一观点，所以要的都是超菜的，但是抗压。
总结
游戏玩到这里，只能坚持个50天左右，复杂的制氧系统让我真的兼顾不来，最后觉得还是小农经济，多挖藻类比较好。
幸而能通过学过的一些科学知识，分析一下整个游戏的机制，对游戏中的流场设计策略做个小小的总结，给大家一点启示。
而之所以说热力学初步，因为本人也还不清楚传热到底有什么用，看了别人的殖民地设置，热管的布置让我脑洞大开。而游戏目前还是未发布，仅供购买者抢先测试用，所以到后期应该会越来越有趣，希望有趣的程度能赶超mc的工业2mod，这样就可以取代那个坑爹的挖矿游戏在我心目中的地位了。
游戏难度：8/10 ，上手不难，要玩好就像走钢丝

上手难度不大，整体复杂度不高，里面的模块、建筑也不多，但是很难设计出非常好的气体流通通路，因此而使游戏具有很高难度，游戏任何时候都面临着不同阶段的问题：初期食物，中期氧气，后期人物脑残值，末期？嗯，如果你玩的好那么中期问题解决了，基本上不会进入后期的，所以恭喜你，玩的好的你终于可以得到一个能稳定维持5分钟左右的完美殖民地~那么请在5分钟后读档回来继续享受吧。
上瘾指数：10/10，绝症患者寻求解药

文明5是看谁不爽去干谁，我要征服全世界，诶不知不觉又天亮了。

环世界是我要建造一个最帅最碉堡的殖民地，怎么又来虫子/强盗/疯狂动物？别他妈干扰我阿，读档读档！！！！诶不知不觉天亮了。

氧气不足就是：妈的怎么这也能死，不行，这次不算，重开。（3小时后）唔！不错不错~（3小时5分钟后）卧槽怎么又失败了，这次不算，重开！（完全没有意识到天亮了。）
游戏玩点：基础物理化学，（流体力学基础、热力学基础、化学基础、生物学基础），原型机建造

从很久以前我开始玩mc然后迷上了mc里面的工业、林业mod，每年的春节放假必须回去下一个新版，自己整合然后开玩，从一开始的时候只会造点低级电器，到后来非常熟悉养蜂、植物杂交、核电等高端玩意儿，还有让我想起本行的自动化流水线。我一直在思考为什么能有这么一个游戏能让我如此上瘾？

后来我去玩了环世界，欲罢不能，但是其中让我最为赞叹的一个点，就是这里面的封闭空间、空间温度是可以自己进行建造设置的，简单的来说，就是你不是在使用一个作者已经设置好的冷藏室机器，而是你要根据冰箱里面的这种传热回路进行建造。

看准这一个玩点以后，我想oxygen not included就有更多的理由让我上瘾了。你可以在里面做气体流场的设置，可以做冰箱、空调、蒸发冷凝净水装置等等，以后甚至会有更多的化学反应参加到其中让你自行制造更多新物质。所以，游戏过程除了让这帮傻蛋活下来、 活的更好，还有一点就是让他们制造出你心目中的原型机器，这非常非常有成就感。

在这里必须强调，同一个游戏，不同人的玩点是不同的，也是有人生经历作为决定依据的。我是一个机械方向的研究生，所以对物理学尤其是热、流体等内容比较熟悉，以前是做传热方向的，因此一个游戏能做成这样，我觉得已经很了不起了，也玩的很满足，因为我能清楚里面的原理，所以我也能在游戏中发挥的更好。

并不是说必须要研究生才能玩氧气不足，不是非要控制方向的码农才能玩深圳I/O（此处大坑，慎入），这些游戏把一些专业领域的基本思想，做了一个相当精妙的简化，具有非常高的友好度，呈现给各位的就是非常高素质且有趣的游戏体验。专业人群玩了，不禁赞叹里面机制、原理的精妙，普通人群玩了，也有新鲜感，也有一些摸索后的成就感。

目前游戏的体验，大多数人都在说物死早、化死早、生死早，请记住，这仅仅是alpha，并且，这是外星生命外星生态系统，很多东西完全没做好。当这个游戏成为一个成品后，必然是集物理、化学、生物生态学于一身的超好玩的殖民地模拟游戏，请拭目以待。

转眼已经是凌晨2点，看着满地呕吐物，像仓鼠一样跑着，突然想说一句：这口氧，吸吸吸吸吸吸吸吸吸吸吸吸