BOIDS:从简单的局部规则涌现出复杂的全域结构)
2018-11-12 本文已影响40人
企业炼金师
来源:新浪博客
BOIDS是一个人工生命的程序,由Craig Reynolds于1986年开发,用于模拟鸟类的集群结构。他的研究成果发表在1987年ACM SIGGRAPH会议的论文集中。
BOIDS这个词是'bird-oid object'这几个词的缩写,指的是鸟类动物。如同大多数人工生命模拟,Boids是一个研究”涌现“现象的例子,即Boids的复杂性来自能动个体单元(Agent,即这里的Boids)间根据简单的的互动法则而产生的系统结构特性。最简单的Boids世界只需要满足一下三条规则:
一、分离性:每只鸟在移动中不发生碰撞
二、方向校准:根据局部小群的平均方向移动
三、凝聚性:每只鸟都向局部小群的平均位置(小群的中心)移动
还可以加入更为复杂的规则,例如避免障碍和寻求目标等。
自从Reynolds发表这个研究后,Boids的基本模型以数种方式得到延伸。例如,Delgado-Mataet al在基本模型中加入了”恐惧“的影响。嗅觉被加入模型中作为动物间传递感情的手段,模型中将外激素作为一种自由扩张气体的粒子。Hartman和Benes引入了一个与方向校准互补的力,被称为”更换领头人“ ,用来定义某个Boid变成领头鸟并试图逃逸的机会。
Boids的运动可以是随机而混乱的(如分群和无序行为)或是有序的。不能预期的行为,例如如何分群或在避开障碍后如何重组等行为模式,可以看成是”涌现“出来的模式。
Boids的分析框架常常用在计算机图形处理中,用来提供看上去非常真实的鸟群或其他动物,如鱼群或动物群的运动。例如在1998年的电子游戏《半条命》(Half Life)中,就是用这个技术来模拟 飞鸟群。