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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。
# ]9 [. c/ w }9 V
$ d$ q/ m" ?7 C. T' d) N) w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!6 M. v$ g) W6 s- N! Q
: l5 _# V' A) Z' S5 w) f! ^) D下面就是实现如此复杂性的七条简单规则:7 K0 o+ R6 P3 r" b4 x2 {
, M2 F/ \( Z% r) y3 F4 Y: e) I: s
1、范围:
, c1 @. n. n; 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。4 B. A5 F3 c6 G: r# N6 l
2、环境:
4 s. z) ?7 n3 M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。' w9 Z5 [) E: V- }# g7 |
3、觅食规则:
7 p/ j. |0 D) J8 M+ q2 }1 A2 o4 R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。
. D+ {+ i2 y d4、移动规则:
. M& L9 b# I% T: Q; |7 A! a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。
: |5 J0 H, {7 H7 H" k7 ?/ V5、避障规则:6 O% L. D5 K! {0 q
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。
* K. j% s3 B" H' [7、播撒信息素规则:. I# k. L t1 ?- O4 T% x! t9 I
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。
, Z: V' _8 `$ F3 z
+ p5 `5 ~/ g& P' [; k' O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。 R. q5 |2 }: O. q( y/ Z
- Y: r* o/ F' n/ D4 K' \3 L& 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。 6 o* e3 v7 {) ~% h4 o
1 S! o0 P7 c8 N# n; L
参数说明:
: T3 x; P0 Y2 g _( {- s3 R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。" \8 T U* }& e$ k- r5 d2 f
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。
; v4 G' |0 J# O: p. }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。2 t6 t" i2 q9 `; T) I: q! _
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。 # t. m z$ D) n* ^
+ @; Z& O* Z/ N5 ?! Q参考文献:http://blog.minidx.com |
zan
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