Boids - Boids

Для семейства рептилий см. Boidae.
Пример Boids, созданный в OpenGL

Boids является искусственная жизнь программа, разработанная Крейг Рейнольдс в 1986 году, который моделирует стекаться поведение птицы. Его статья на эту тему была опубликована в 1987 г. в трудах ACM СИГГРАФ конференция. [1]Название «боид» соответствует сокращенной версии «птицеподобный объект», который относится к птицеподобному объекту.[2] Между прочим, «boid» тоже Нью-йоркский столичный диалект произношение для "птицы".

Правила, применяемые в простых Boids
Разделение
Выравнивание
Сплоченность

Как и большинство искусственных симуляторов жизни, Boids является примером возникающий поведение; то есть сложность Boids возникает из-за взаимодействия отдельных агентов (в данном случае boids), придерживающихся набора простых правил. Правила, применяемые в простейшем мире Boids, следующие:

  • разделение: управлять чтобы избежать скопления местных товарищей по стае
  • выравнивание: держитесь ближе к среднему заголовку местных собратьев
  • сплоченность: повернуть, чтобы приблизиться к среднему положению (центру масс) местных сородичей

Могут быть добавлены более сложные правила, такие как избегание препятствий и поиск цели.

С тех пор как Рейнольдс предложил базовую модель, она была расширена несколькими способами. Например, Delgado-Mata et al.[3]расширил базовую модель, чтобы включить в нее эффекты страха. Обоняние использовалось для передачи эмоций между животными с помощью феромонов, смоделированных как частицы в свободном расширяющемся газе. Хартман и Бенеш[4]внесла дополнительную силу в расклад, которую они называют сменой руководства. Этот бычонок определяет вероятность того, что боид станет лидером и попытается сбежать.

Движение боидов можно охарактеризовать как хаотическое (расщепление групп и дикое поведение) или как упорядоченное. Неожиданное поведение, такое как разделение стай и воссоединение после уклонения от препятствий, можно рассматривать как возникновение.

Каркас boids часто используется в компьютерной графике, обеспечивая реалистичные изображения стай птиц и других существ, таких как косяки рыб или стада животных. Например, он использовался в видеоигре 1998 года. Период полураспада для летающих птицеподобных существ, замеченных в конце игры на Xen, названный "boid" в файлах игры.

Модель Боидса может использоваться для прямого управления и стабилизации команд простых беспилотных наземных транспортных средств (UGV).[5] или же Микро-летательные аппараты (MAV)[6] в рой робототехника. Для стабилизации разнородных групп БПЛА-UGV модель была адаптирована для использования бортовой относительной локализации Саска и др.[7]

На момент подачи предложения подход Рейнольдса представлял собой гигантский шаг вперед по сравнению с традиционными методами, используемыми в компьютерной анимации для кинофильмов. Первая анимация, созданная с помощью модели, была Стэнли и Стелла в: Ломая лед (1987), за которым последовал дебют в художественном фильме в Тим Бертон фильм Бэтмен возвращается (1992) с компьютерными роями летучих мышей и армиями пингвинов, марширующими по улицам Готэм-сити.[8]

Модель boids использовалась для других интересных приложений. Применен для автоматического программирования многоканальных интернет-радиостанций.[9]Он также использовался для визуализации информации[10]и для задач оптимизации.[11]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Рейнольдс, Крейг (1987). Стаи, стада и школы: распределенная модель поведения. SIGGRAPH '87: Материалы 14-й ежегодной конференции по компьютерной графике и интерактивным методам. Ассоциация вычислительной техники. С. 25–34. CiteSeerX  10.1.1.103.7187. Дои:10.1145/37401.37406. ISBN  978-0-89791-227-3. S2CID  546350.
  2. ^ Бэнкс, Алек; Винсент, Джонатан; Аньякоха, Чуквуди (июль 2007 г.). «Обзор оптимизации роя частиц. Часть I: история вопроса и разработка». Естественные вычисления. 6 (4): 467–484. CiteSeerX  10.1.1.605.5879. Дои:10.1007 / s11047-007-9049-5. S2CID  2344624.
  3. ^ Дельгадо-Мата, Карлос; Мартинес, Хесус Ибанез; Би, Саймон; Руис-Родарт, Росио; Айлетт, Рут (2007). «Об использовании виртуальных животных с искусственным страхом в виртуальных средах». Вычислительная техника нового поколения. 25 (2): 145–169. Дои:10.1007 / s00354-007-0009-5. S2CID  26078361.
  4. ^ Хартман, Кристофер; Бенешо, Бедржич (июль 2006 г.). «Автономные бои». Компьютерная анимация и виртуальные миры. 17 (3–4): 199–206. Дои:10.1002 / cav.123. S2CID  15720643.
  5. ^ Мин, Хонгкю; Ван, Чжидун (2011). Дизайн и анализ группового побега для распределенных автономных мобильных роботов. Международная конференция IEEE по робототехнике и автоматизации (ICRA). Дои:10.1109 / ICRA.2011.5980123.
  6. ^ Саска, Мартин; Ян, Вакула; Libor, Preucil (2014). Стаи микролетов, стабилизированные относительно визуальной относительной локализации. Международная конференция IEEE по робототехнике и автоматизации (ICRA). Дои:10.1109 / ICRA.2014.6907374.
  7. ^ Саска, Мартин; Войтех, Вонашек; Томаш, Крайник; Libor, Preucil (2012). Координация и навигация неоднородных групп БПЛА-БПЛА, локализованных с помощью подхода «ястребиный глаз» (PDF). Международная конференция IEEE / RSJ по интеллектуальным роботам и системам (IROS).
  8. ^ Лебар Баец, Изток; Хеппнер, Фрэнк Х. (2009). «Организованный полет птиц» (PDF). Поведение животных. 78 (4): 777–789. Дои:10.1016 / j.anbehav.2009.07.007. S2CID  53180059.
  9. ^ Ибаньес, Хесус; Гомес-Скармета, Антонио Ф .; Блат, Жозеп (2003). «DJ-boids: эмерджентное коллективное поведение как программирование многоканальной радиостанции». Материалы 8-й международной конференции по интеллектуальным пользовательским интерфейсам. С. 248–250. Дои:10.1145/604045.604089.
  10. ^ Моэр, А. В. (2004). «Визуализация данных, изменяющихся во времени, с использованием информационных буров». Материалы симпозиума IEEE по визуализации информации. С. 97–104. Дои:10.1109 / INFVIS.2004.65.
  11. ^ Цуй, Чжихуа; Ши, Чжунчжи (2009). «Оптимизация роя боидных частиц». Международный журнал инновационных вычислений и приложений. 2 (2): 77–85. Дои:10.1504 / IJICA.2009.031778.

внешняя ссылка