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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。
8 K" @% t+ D; c {! E: g3 S0 j6 A" {3 \# |7 X# N
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!
2 ~" E0 ` R( g6 `& C+ X
8 N; t0 |+ ^* A' d下面就是实现如此复杂性的七条简单规则:6 g+ x) i7 }! |* {- t7 }
7 c l c0 _5 T, G4 F0 H9 t$ r1、范围:4 r! \: o3 S# e) h2 g
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。
$ b* I# c2 ?$ B; \3 e4 P2、环境:- R4 G2 F4 r s
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。
( _1 V" M5 z. m# d3、觅食规则:8 d* T( G% K9 Y. u
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。& y! k. ]8 D) f7 ~* a4 Q
4、移动规则: . ~2 @2 c' n1 m6 k( 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。/ m' m) Z- v! y0 w7 R
5、避障规则:
$ @: c$ f/ \/ V i# r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。
" K9 }- G1 Z. P3 \9 w7、播撒信息素规则:
; Q$ {9 U7 Y/ m) ^, P: S2 M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。 ) q: H0 k% ~3 R ~1 O' B
9 D: [1 n: j. Y2 g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。
( c. g* G9 O; b
* s6 H! o8 a+ b. U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。
0 n7 m; I- A) w* n% X( r! K s$ L
参数说明:
E% C( C* v2 z% M( x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。
$ i+ I) L# e+ Z) T6 S5 l/ w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。
" L4 c6 p9 w- Y' z% q) r7 ^, d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。6 y1 D% N+ I+ h
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。
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* A! q2 b6 g/ P! n4 H/ X参考文献:http://blog.minidx.com |
zan
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