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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。 - L+ Y- N( ^7 W; t8 I
) N) x4 ]4 u. \7 L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!
+ J( g. _8 S& W$ _* i) a
8 g7 o! `& y# d( ^# g& h9 C下面就是实现如此复杂性的七条简单规则:: b% x4 ~6 Z5 o+ P5 Q. z; m0 [
/ u& K; V( |' h1、范围:3 N1 M5 G- `/ s- |7 }+ I: f
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。
9 m( ?# E3 B; D, A* {: n2、环境:
* v. h7 n$ ~2 Y5 e9 y+ P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。* U: q, f3 g. I# i& s2 M& o+ q
3、觅食规则:* L% H+ p: z. Q8 O
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。( F5 R9 p, x$ {8 O, k) J9 q$ p
4、移动规则: - e4 G4 Z' R S* P
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。
8 m. j( P5 t. A" s. r! y5、避障规则:; s3 Y2 k) B- ?& a9 ~" {! B
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。 3 L9 f6 @- ]' \
7、播撒信息素规则:; \7 @( i2 Y( T9 J2 N4 l# y
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。
( D2 h+ s/ A: y3 S3 M, G" B' K' h7 h
* o* r" [" ^+ Y. v1 t4 a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。 + G3 T, q2 L+ v1 M0 ?9 o& X4 S
" W" }* a9 u5 M
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。
& }4 W# c! L- s8 G
; P% k# g) v) R& n' i参数说明:
; L+ y5 w2 b. \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。
) k: j9 w3 l9 a3 `; S: s, Q5 g! q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。
6 A/ T V, O- ] 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。8 v' }: F) {- m& k6 l. U
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。 3 f! o: P( V# o4 r
- c' |3 z1 H( @' w参考文献:http://blog.minidx.com |
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