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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。
$ ? }# S3 o3 Z: |& D* [5 O5 a3 C% \5 x% B: J- y
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!
* S" r7 b/ j% z3 R3 }
. l: ]1 R6 _3 J- [ @. e下面就是实现如此复杂性的七条简单规则:( p; [. u8 V2 R: [, B _
' r( r8 L0 @, H& p2 [5 \8 r% E* K1、范围:
: u* ^ K; N+ E( D% u+ D. L( G' P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。/ X7 b7 l# a8 O+ {4 S
2、环境:
% E" S8 i1 v+ n4 ~0 U }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。
7 X5 [1 Q4 B$ N# ?* m7 l8 R3、觅食规则:
3 |2 s2 J; V! r% X. ]5 f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。
) V; L& |. {( J/ d, G4、移动规则: + m2 g7 N; B6 j) s& c* E$ p4 N
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。
. h" @& P# t3 W6 N; y0 |5、避障规则:- V, a6 | u$ @
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。 * n7 ` g/ ^8 `0 l: w
7、播撒信息素规则:
& H' ?+ v: t! X" S; Q+ M5 c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。 / k5 A0 @6 X8 L# t+ P
, v5 p, U. f! B# i) p; ?
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。
) C8 k2 v$ `: i# K9 F# D5 I' w, R/ T
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。 ) d, e' `' n% [( ]; l1 d
e7 E" v$ I9 f3 |3 x) L2 I
参数说明:7 A X, G( Y: a) P
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。
! M* K8 R) G' x" e+ ]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。" J6 v" s' V. p% m
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。0 f" A" |/ C- N. G( @5 L7 B8 `1 {
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。 " }# |! k9 `6 v$ J
3 J/ _3 M) r+ H: Z7 G: {) P参考文献:http://blog.minidx.com |
zan
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