src/astrocyte_glia_controller.rs

// 🌌 [BioPhys 6.0] 성상교세포(Astrocyte) 3중 시냅스 장기 기억 조절기 (src/astrocyte_glia_controller.rs)
// 밀리초(ms) 뉴런 스파이크 위에 초(sec) 단위 칼슘 파동(Ca²⁺ Waves)을 오버레이하여 장기 강화(LTP) 및 망각(LTD)을 메타 조절하는 글리아 신경망 엔진

use std::time::Instant;

/// 🔬 성상교세포 설정 파라미터 (Config)
#[derive(Clone, Debug)]
pub struct AstrocyteConfig {
    pub num_astrocytes: usize,
    pub calcium_decay_rate: f32,       // 칼슘 농도 자연 감쇠율 (기본: 0.08)
    pub gliotransmitter_potency: f32, // 글리오트랜스미터 방출 강도 (기본: 1.45)
    pub ltp_consolidation_threshold: f32, // 장기 기억 고정 임계치 (기본: 0.65)
}

impl Default for AstrocyteConfig {
    fn default() -> Self {
        Self {
            num_astrocytes: 64,
            calcium_decay_rate: 0.08,
            gliotransmitter_potency: 1.45,
            ltp_consolidation_threshold: 0.65,
        }
    }
}

/// 🌟 개별 성상교세포 도메인 노드 (Astrocyte Micro-Domain)
#[derive(Clone, Debug)]
pub struct AstrocyteDomain {
    pub domain_id: usize,
    pub intracellular_calcium: f32, // 세포내 칼슘 이온 농도 [Ca²⁺]
    pub gliotransmitter_level: f32, // 글리오트랜스미터(D-Serine/ATP) 분비량
    pub consolidated_memory_strength: f32, // 영구 보존 기억 강도
}

impl AstrocyteDomain {
    pub fn new(domain_id: usize) -> Self {
        Self {
            domain_id,
            intracellular_calcium: 0.1,
            gliotransmitter_level: 0.0,
            consolidated_memory_strength: 1.0,
        }
    }
}

/// 🏛️ 성상교세포 글리아 메타 컨트롤러 (Main Engine Struct)
pub struct AstrocyteGliaController {
    pub config: AstrocyteConfig,
    pub astrocytes: Vec<AstrocyteDomain>,
    pub global_calcium_wave_energy: f32,
    pub total_memories_consolidated: usize,
}

impl AstrocyteGliaController {
    pub fn new(config: AstrocyteConfig) -> Self {
        let astrocytes = (0..config.num_astrocytes)
            .map(|i| AstrocyteDomain::new(i))
            .collect();
        Self {
            config,
            astrocytes,
            global_calcium_wave_energy: 0.0,
            total_memories_consolidated: 0,
        }
    }

    /// [3중 시냅스 상호작용 및 칼슘 파동 전파]: 뉴런 스파이크를 감지하고 메타 가소성 조절
    pub fn modulate_synaptic_field(&mut self, spike_activities: &[f32]) -> (f32, u128) {
        let t_start = Instant::now();
        let num_astro = self.astrocytes.len();
        let mut total_calcium = 0.0f32;

        for (i, ast) in self.astrocytes.iter_mut().enumerate() {
            // 1. 시냅스 활동 감지 및 칼슘 유입 (IP3-mediated Ca²⁺ release)
            let sensory_idx = i % spike_activities.len().max(1);
            let raw_activity = if !spike_activities.is_empty() { spike_activities[sensory_idx].abs() } else { 0.0 };

            ast.intracellular_calcium += raw_activity * 0.25;
            ast.intracellular_calcium *= 1.0 - self.config.calcium_decay_rate; // 자연 감쇠

            // 2. 글리오트랜스미터 방출
            if ast.intracellular_calcium > 0.3 {
                ast.gliotransmitter_level = (ast.intracellular_calcium * self.config.gliotransmitter_potency).min(2.0);
            } else {
                ast.gliotransmitter_level *= 0.9;
            }

            // 3. 장기 기억 고정 (LTP Consolidation)
            if ast.gliotransmitter_level > self.config.ltp_consolidation_threshold {
                ast.consolidated_memory_strength += 0.05;
                self.total_memories_consolidated += 1;
            } else if ast.intracellular_calcium < 0.05 {
                // 노이즈성 단기 기억 자연 망각 (LTD)
                ast.consolidated_memory_strength = (ast.consolidated_memory_strength * 0.98).max(0.5);
            }

            total_calcium += ast.intracellular_calcium;
        }

        self.global_calcium_wave_energy = total_calcium / num_astro as f32;
        let latency_us = t_start.elapsed().as_micros();

        (self.global_calcium_wave_energy, latency_us)
    }

    /// [글리아 메타-가소성 가중치 스케일 반환]
    pub fn get_synaptic_gain(&self, domain_idx: usize) -> f32 {
        let idx = domain_idx % self.astrocytes.len();
        self.astrocytes[idx].consolidated_memory_strength
    }

    /// [성상교세포 상태 요약]
    pub fn telemetry_summary(&self) -> String {
        format!(
            "🧬 [성상교세포 글리아]: 도메인 {}개 | 글로벌 Ca²⁺ 파동 에너지: {:.4} | 고정된 장기 기억 수: {}개",
            self.config.num_astrocytes, self.global_calcium_wave_energy, self.total_memories_consolidated
        )
    }
}