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升级   2.67% TA的每日心情 | 开心 2011-12-28 10:43 |
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签到天数: 2 天 [LV.1]初来乍到
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小小的蚂蚁总是能够找到食物,他们具有什么样的智能呢?设想,如果我们要为蚂蚁设计一个人工智能的程序,那么这个程序要多么复杂呢?首先,你要让蚂蚁能够避开障碍物,就必须根据适当的地形给它编进指令让他们能够巧妙的避开障碍物,其次,要让蚂蚁找到食物,就需要让他们遍历空间上的所有点;再次,如果要让蚂蚁找到最短的路径,那么需要计算所有可能的路径并且比较它们的大小,而且更重要的是,你要小心翼翼的编程,因为程序的错误也许会让你前功尽弃。这是多么不可思议的程序!太复杂了,恐怕没人能够完成这样繁琐冗余的程序。 - J! r4 s& {8 {4 u* L( {1 R& ?
4 U4 g; b9 ~0 W) t+ l1 b7 B* S
为什么这么简单的程序会让蚂蚁干这样复杂的事情?答案是:简单规则的涌现。事实上,每只蚂蚁并不是像我们想象的需要知道整个世界的信息,他们其实只关心很小范围内的眼前信息,而且根据这些局部信息利用几条简单的规则进行决策,这样,在蚁群这个集体里,复杂性的行为就会凸现出来。这就是人工生命、复杂性科学解释的规律!4 b: g: S, V g) |/ _* I
: h) @( S3 q p1 P下面就是实现如此复杂性的七条简单规则:
6 p; W5 w1 q. L% h: t- w. b* K* c$ u2 ~8 n1 [& ?5 i
1、范围:
+ `! N8 e! y6 w: l+ J蚂蚁观察到的范围是一个方格世界,蚂蚁有一个参数为速度半径(一般是3),那么它能观察到的范围就是3*3个方格世界,并且能移动的距离也在这个范围之内。( T! C, B, ~6 ~$ X
2、环境:
, l& K2 P! Y4 @) [* H1 h2 ~蚂蚁所在的环境是一个虚拟的世界,其中有障碍物,有别的蚂蚁,还有信息素,信息素有两种,一种是找到食物的蚂蚁洒下的食物信息素,一种是找到窝的蚂蚁洒下的窝的信息素。每个蚂蚁都仅仅能感知它范围内的环境信息。环境以一定的速率让信息素消失。
, w( t% V; h5 D( x% |& m3、觅食规则:9 n$ u2 l3 `/ Q5 I6 ?" R! _: h8 K. l
在每只蚂蚁能感知的范围内寻找是否有食物,如果有就直接过去。否则看是否有信息素,并且比较在能感知的范围内哪一点的信息素最多,这样,它就朝信息素多的地方走,并且每只蚂蚁多会以小概率犯错误,从而并不是往信息素最多的点移动。蚂蚁找窝的规则和上面一样,只不过它对窝的信息素做出反应,而对食物信息素没反应。! {0 Q( _) ]& Z! F
4、移动规则:
+ M# H( B4 {% P2 b每只蚂蚁都朝向信息素最多的方向移,并且,当周围没有信息素指引的时候,蚂蚁会按照自己原来运动的方向惯性的运动下去,并且,在运动的方向有一个随机的小的扰动。为了防止蚂蚁原地转圈,它会记住最近刚走过了哪些点,如果发现要走的下一点已经在最近走过了,它就会尽量避开。6 G& V( o. A# s/ U& x, o/ C
5、避障规则:, H) z; ]8 k$ U* o2 s- j
如果蚂蚁要移动的方向有障碍物挡住,它会随机的选择另一个方向,并且有信息素指引的话,它会按照觅食的规则行为。 ' D& V) |0 |: `( z7 ~" g2 S
7、播撒信息素规则:
: W! W( N6 `7 a% I0 Z每只蚂蚁在刚找到食物或者窝的时候撒发的信息素最多,并随着它走远的距离,播撒的信息素越来越少。 0 F$ _. }, G: g) X( f
- u" ~/ I" a% {0 m+ M( X: z
下面的程序开始运行之后,蚂蚁们开始从窝里出动了,寻找食物;他们会顺着屏幕爬满整个画面,直到找到食物再返回窝。 # w h; {/ i! M! f% [0 h- n
# N$ x1 J6 V G
其中,‘F’点表示食物,‘H’表示窝,白色块表示障碍物,‘+’就是蚂蚁了。 ' p" ^1 d9 U0 Y* ]" ]9 H- `
# b3 s% c/ e% K* a9 ^6 r( V: R, P
参数说明:; L# v9 v* ?$ |! [) H* X8 I
最大信息素:蚂蚁在一开始拥有的信息素总量,越大表示程序在较长一段时间能够存在信息素。信息素消减的速度:随着时间的流逝,已经存在于世界上的信息素会消减,这个数值越大,那么消减的越快。
- j4 O& X/ H7 y' z6 u( g- b错误概率表示这个蚂蚁不往信息素最大的区域走的概率,越大则表示这个蚂蚁越有创新性。4 Z* t M3 \; r( j& Y, B$ b
速度半径表示蚂蚁一次能走的最大长度,也表示这个蚂蚁的感知范围。 t4 i6 H. ^# E7 N
记忆能力表示蚂蚁能记住多少个刚刚走过点的坐标,这个值避免了蚂蚁在本地打转,停滞不前。而这个值越大那么整个系统运行速度就慢,越小则蚂蚁越容易原地转圈。
# V8 e) |/ S# A" c D" w D, H. O S
参考文献:http://blog.minidx.com |
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