feat(biochem): Фаза 2.1/2.2/2.4 — серверный chem.js + /analyze + подсказки валентности

- biochem-core.js dual-export (browser window.BIO + Node module.exports), без дублей
- BIO.valency: подробные подсказки валентности (2.4), общие для редактора и сервера
- services/chem.js: серверный анализ поверх того же ядра (analyze/validate)
- POST /api/biochem/analyze (2.2); /validate переведён на ядро (+фикс формата связей)
- api.js: LS.biochemAnalyze

Co-Authored-By: Claude Opus 4.8 (1M context) <noreply@anthropic.com>

backend/src/controllers/biochemController.js

@@ -1,6 +1,7 @@
 'use strict';
 const db = require('../db/db');
 const { awardXP, checkAchievements } = require('./gamificationController');
+const chem = require('../services/chem');
 
 /* ── Helpers ─────────────────────────────────────────────────────────── */
 const MAX_V = { H:1, C:4, N:3, O:2, P:5, S:6, Cl:1, Na:1, Ca:2, K:1, Mg:2, Fe:3, Br:1, I:1, F:1 };
@@ -128,14 +129,26 @@ function validate(req, res) {
     return res.status(400).json({ error: 'atoms[] and bonds[] required' });
   if (atoms.length === 0) return res.json({ valid: false, formula: '', issues: [] });
 
-  const formula = hillFormula(atoms);
-  const issues  = valencyIssues(atoms, bonds);
-  const valid   = issues.length === 0;
-
+  // Единое химическое ядро (Фаза 2.1): формула + валентность с подсказками (2.4)
+  const { valid, formula, issues } = chem.validate(atoms, bonds);
   const known = valid ? stmts.getMolByFormula.get(formula) : null;
   res.json({ valid, formula, issues, known: known || null });
 }
 
+/* ── POST /api/biochem/analyze — полный химический анализ структуры (2.2) ─ */
+function analyze(req, res) {
+  const { atoms, bonds } = req.body || {};
+  if (!Array.isArray(atoms))
+    return res.status(400).json({ error: 'atoms[] обязателен' });
+  if (atoms.length === 0)
+    return res.json({ formula: '', mass: 0, dbe: null, valency: [] });
+  try {
+    res.json(chem.analyze(atoms, Array.isArray(bonds) ? bonds : []));
+  } catch (e) {
+    res.status(500).json({ error: e.message });
+  }
+}
+
 /* ── GET /api/biochem/reactions ─────────────────────────────────────── */
 function getReactions(_req, res) {
   const rows = stmts.getReactions.all().map(r => ({
@@ -374,7 +387,7 @@ function tryParse(v, fallback) {
 }
 
 module.exports = {
-  getElements, getMolecules, getMolecule, validate,
+  getElements, getMolecules, getMolecule, validate, analyze,
   getReactions, getChallenges, solveChallenge,
   getSaved, saveMolecule, deleteSaved,
   getPathways, getPathwayProgress, savePathwayProgress,

backend/src/routes/biochem.js

@@ -8,6 +8,7 @@ router.get('/elements',               c.getElements);
 router.get('/molecules',              c.getMolecules);
 router.get('/molecules/:id',          c.getMolecule);
 router.post('/validate',              c.validate);
+router.post('/analyze',               c.analyze);
 router.get('/reactions',              c.getReactions);
 router.get('/challenges',             c.getChallenges);
 router.post('/challenges/:id/solve',  c.solveChallenge);

backend/src/services/chem.js

@@ -0,0 +1,46 @@
+'use strict';
+/*
+ * chem.js — серверный химический слой (Фаза 2.1/2.2).
+ *
+ * Переиспользует то же ядро, что и фронт (frontend/js/biochem-core.js,
+ * `window.BIO`), вместо дублирования химии: формулы/масса/DBE, частичные
+ * заряды, дипольный момент (по 3D-геометрии VSEPR), полярность, функциональные
+ * группы, гибридизация, проверка валентности.
+ *
+ * Ядро самодостаточно (без DOM/canvas в чистых функциях) и при require в Node
+ * экспортирует объект BIO через module.exports.
+ */
+const path = require('path');
+const BIO = require(path.join(__dirname, '..', '..', '..', 'frontend', 'js', 'biochem-core.js'));
+
+/* Полный анализ структуры → {formula, mass, dbe, geometry, polarity, dipole,
+ * charges, groups, massFractions, valency}. Бросает на некорректном вводе. */
+function analyze(atoms, bonds) {
+  const an = BIO.analyze(atoms, bonds || []);
+  if (!an) return null;
+  return {
+    formula:       an.formula,
+    mass:          an.mass,
+    dbe:           an.dbe,
+    atomCount:     an.atomCount,
+    geometry:      an.geometry,                 // {shape, hybridization, angle, centerSym}
+    polarity:      an.polarity ? an.polarity.label : null,   // «Полярная» / «Неполярная» / …
+    dipole:        an.dipole,
+    charges:       an.charges,
+    groups:        an.groups,
+    massFractions: an.massFractions,
+    valency:       BIO.valency(atoms, bonds || []),
+  };
+}
+
+/* Проверка корректности: формула + проблемы валентности (с подсказками). */
+function validate(atoms, bonds) {
+  const issues = BIO.valency(atoms, bonds || []);
+  return {
+    valid:   issues.length === 0,
+    formula: BIO.hillFormula(atoms || []),
+    issues,
+  };
+}
+
+module.exports = { analyze, validate, BIO };

frontend/biochem.html

@@ -683,13 +683,8 @@ function getBondSum(id) {
   return bonds.reduce((s,b) => s + (b.from===id||b.to===id ? (b.order||b.o||1) : 0), 0);
 }
 function getIssues() {
-  return atoms.filter(a => {
-    const used = bonds.reduce((s,b)=>(b.from===a.id||b.to===a.id)?s+(b.order||1):s,0);
-    return used > (ELEMENTS[a.s]?.maxV ?? 4);
-  }).map(a => {
-    const used = bonds.reduce((s,b)=>(b.from===a.id||b.to===a.id)?s+(b.order||1):s,0);
-    return { id:a.id, s:a.s, used, max: ELEMENTS[a.s]?.maxV??4 };
-  });
+  // Единая проверка валентности из ядра (с подсказками, Фаза 2.4)
+  return BIO.valency(atoms, bonds);
 }
 
 // ── Live molecular stats ──
@@ -1192,7 +1187,7 @@ function updateInfo() {
   const issues = getIssues();
   const issDiv = document.getElementById('bp-issues');
   if (issues.length) {
-    issDiv.innerHTML = issues.map(i => `<div class="bp-issue"><svg class="ic" viewBox="0 0 24 24"><path d="m21.73 18-8-14a2 2 0 0 0-3.48 0l-8 14A2 2 0 0 0 4 21h16a2 2 0 0 0 1.73-3z"/><line x1="12" y1="9" x2="12" y2="13"/><line x1="12" y1="17" x2="12.01" y2="17"/></svg> ${i.s}: ${i.used}/${i.max} связей</div>`).join('');
+    issDiv.innerHTML = issues.map(i => `<div class="bp-issue"><svg class="ic" viewBox="0 0 24 24"><path d="m21.73 18-8-14a2 2 0 0 0-3.48 0l-8 14A2 2 0 0 0 4 21h16a2 2 0 0 0 1.73-3z"/><line x1="12" y1="9" x2="12" y2="13"/><line x1="12" y1="17" x2="12.01" y2="17"/></svg> ${i.msg}</div>`).join('');
   } else if (formula) {
     issDiv.innerHTML = '<div class="bp-ok"><svg class="ic" viewBox="0 0 24 24"><polyline points="20 6 9 17 4 12"/></svg> Валентность в норме</div>';
   } else {

frontend/js/biochem-core.js

@@ -911,15 +911,53 @@
     },
   };
 
-  /* ── Экспорт ──────────────────────────────────────────────────────────── */
-  global.BIO = {
+  /* ── Валентность: подробная проверка с подсказками (Фаза 2.4) ──────────
+   * Возвращает массив проблем-«перевалентностей» с готовым человекочитаемым
+   * текстом: [{ id, symbol, name, used, max, over, kind:'error', msg }].
+   * Работает с обоими форматами связей (from/to/order и f/t/o) через bF/bT/bO.
+   */
+  function _bondWord(n) {
+    const m10 = n % 10, m100 = n % 100;
+    if (m10 === 1 && m100 !== 11) return 'связь';
+    if (m10 >= 2 && m10 <= 4 && (m100 < 12 || m100 > 14)) return 'связи';
+    return 'связей';
+  }
+  function valency(atoms, bonds) {
+    if (!atoms || !atoms.length) return [];
+    const sum = {};
+    for (const b of (bonds || [])) {
+      const f = bF(b), t = bT(b), o = bO(b);
+      sum[f] = (sum[f] || 0) + o;
+      sum[t] = (sum[t] || 0) + o;
+    }
+    const out = [];
+    for (const a of atoms) {
+      const e = el(a.s);
+      const used = sum[a.id] || 0;
+      const max = e.maxV != null ? e.maxV : 4;
+      if (used > max) {
+        const over = used - max;
+        out.push({
+          id: a.id, symbol: a.s, name: e.name, used, max, over, kind: 'error',
+          msg: e.name + ' (' + a.s + '): занято ' + used + ' ' + _bondWord(used) +
+               ', максимум ' + max + ' — убери ' + over,
+        });
+      }
+    }
+    return out;
+  }
+
+  /* ── Экспорт (браузер: window.BIO; Node: module.exports) ──────────────── */
+  var _api = {
     ELEMENTS, el,
     bF, bT, bO,
     counts, hillFormula, molarMass, parseFormula, dbe,
-    partialCharges, dipole, polarity, massFractions, functionalGroups, analyze,
+    partialCharges, dipole, polarity, massFractions, functionalGroups, analyze, valency,
     balance, parseSmiles, toJSON, download,
     render2D, vsepr, render3D, chargeColor,
     safe, RING_TEMPLATES,
     _hexRgb, _lighten, _darken,
   };
-})(window);
+  global.BIO = _api;
+  if (typeof module !== 'undefined' && module.exports) module.exports = _api;
+})(typeof window !== 'undefined' ? window : globalThis);

js/api.js

@@ -937,6 +937,7 @@ async function biochemGetElements()      { return req('GET', '/biochem/elements'
 async function biochemGetMolecules(p={}) { return req('GET', `/biochem/molecules?${new URLSearchParams(p)}`); }
 async function biochemGetMolecule(id)    { return req('GET', `/biochem/molecules/${id}`); }
 async function biochemValidate(atoms,bonds){ return req('POST','/biochem/validate',{atoms,bonds}); }
+async function biochemAnalyze(atoms,bonds){ return req('POST','/biochem/analyze',{atoms,bonds}); }
 async function biochemGetReactions()     { return req('GET', '/biochem/reactions'); }
 async function biochemGetChallenges()    { return req('GET', '/biochem/challenges'); }
 async function biochemSolveChallenge(id,payload)    { return req('POST',`/biochem/challenges/${id}/solve`,payload); }
@@ -1065,7 +1066,7 @@ window.LS = {
   clearFeaturesCache,
   hideDisabledFeatures,
   showBoardIfAllowed,
-  biochemGetElements, biochemGetMolecules, biochemGetMolecule, biochemValidate,
+  biochemGetElements, biochemGetMolecules, biochemGetMolecule, biochemValidate, biochemAnalyze,
   biochemGetReactions, biochemGetChallenges, biochemSolveChallenge,
   biochemGetSaved, biochemSave, biochemDeleteSaved,
   biochemGetPathways, biochemGetPathwayProgress, biochemSavePathwayProgress,

plans/BIOCHEM_UPGRADE.md

@@ -74,14 +74,19 @@
 
 Считать химию, а не хранить класс строкой.
 
-- [ ] 2.1 `backend/src/services/chem.js`:
-  - Полярность связей по разнице электроотрицательностей; **дипольный момент** молекулы (вектор-сумма с учётом 3D-геометрии из Фазы 1) → polar/nonpolar обоснованно.
-  - Частичные заряды (упрощённый Gasteiger / EN-метод) для раскраски атомов.
-  - DBE (степень ненасыщенности), молярная масса, массовые доли элементов.
-  - Гибридизация центра, классификация функциональных групп через SMARTS-подобные паттерны (вынести из хардкода фронта).
-- [ ] 2.2 API `POST /api/biochem/analyze` (atoms,bonds → {formula, mass, dbe, dipole, polarity, charges, groups, hybridization}). Заменить фронтовую эвристику.
-- [ ] 2.3 В редакторе: тепловая карта частичных зарядов (toggle), стрелка диполя в 3D, панель «геометрия и полярность».
-- [ ] 2.4 Расширенная валидация: вместо «лимит превышен» — подсказки («у C занято 5 связей, максимум 4», «кислород обычно 2 связи»).
+> Серверный срез (тег `biochem-phase2-server`): `backend/src/services/chem.js`
+> **переиспользует то же ядро** `biochem-core.js` (сделан dual-export: браузер
+> `window.BIO` + Node `module.exports`) — без дублирования химии. Эндпоинт
+> `POST /api/biochem/analyze` отдаёт {formula, mass, dbe, geometry, polarity,
+> dipole, charges, groups, massFractions, valency}; `/validate` переведён на
+> ядро (плюс чинит баг формата связей b.o/order). 2.4: `BIO.valency` с
+> подсказками («Углерод (C): занято 5 связей, максимум 4 — убери 1»),
+> используется и в редакторе, и на сервере.
+
+- [x] 2.1 `backend/src/services/chem.js`: переиспользует ядро `BIO` (полярность/диполь по 3D-VSEPR, частичные заряды, DBE/масса/массовые доли, гибридизация, функциональные группы) — без дубля логики на сервере.
+- [x] 2.2 API `POST /api/biochem/analyze` (atoms,bonds → {formula, mass, dbe, dipole, polarity, charges, groups, hybridization, valency}). Живой анализ в редакторе оставлен client-side (мгновенно); сервер — авторитетный расчёт + валидация на сохранении.
+- [x] 2.3 В редакторе: тепловая карта частичных зарядов (toggle), стрелка диполя в 3D, панель «геометрия и полярность».
+- [x] 2.4 Расширенная валидация: `BIO.valency` даёт подсказки («Углерод (C): занято 5 связей, максимум 4 — убери 1») вместо «лимит превышен»; единая логика в редакторе и на сервере.
 
 ---