Simulace.info - User contributions [en]

Simulace automobilových závodů (Netlogo)

2019-06-11T19:49:59Z

Jinv00:

=Definice problému=
'''Název simulace:''' Simulace automobilových závodů

'''Autor:''' [[User:Jinv00|Jinv00]] ([[User talk:Jinv00|talk]]) 20:41, 11 June 2019 (CET)

'''Typ modelu:''' Multiagentní

'''Modelovací nástroj:''' NetLogo

'''Popis modelu:''' Simulace pohybu závodních vozů po okruhu. Vozy jsou na začátku závodu seřazeny na startovní rovince, a po odstartování krouží po okruhu. Každý vůz má náhodně přidělenou rychlost z předem zadaného rozmezí. Rychlost vozů je kromě základní přidělené rychlosti závislá i na míře opotřebení pneumatik (opotřebovanější pneumatiky jsou pomalejší než méně opotřebované), na aktuální zvolené směsi pneumatik (měkčí směs pneumatik je rychlejší než tvrdší) a na jízdním stylu řidiče (agresivní jízdní styl je rychlejší než konzervativní). Rychlost opotřebovávání pneumatik je závislá na zvolené směsi pneumatik (měkčí směs pneumatik se opotřebovává rychleji než tvrdší) a na jízdním stylu řidiče (agresivním jízdním stylem se pneumatiky opotřebovávají rychleji než konzervativním jízdním stylem). Přezouvání pneumatik se provádí v boxové uličce, ve které musí vozy jezdit pomaleji než po samotném závodním okruhu. Zároveň pro přezouvání pneumatik platí pravidlo, že vůz nemůže přezout pneumatiky na stejnou směs pneumatik, na jaké momentálně přijel do boxů. Projede-li vůz za jiným detekční zónou pro DRS s odstupem menším než 1 sekundu (v simulaci je možné tento čas změnit), může potom v následující DRS zóně využít DRS pro krátkodobé zvýšení rychlosti.

'''Cíl simulace:''' Účelem této simulace je vytvořit zjednodušený model pohybu závodních vozů po okruhu. Z vytvořeného modelu by se dala odhadnout optimální strategie zastávek v boxech (počet zastávek, načasování zastávek, použité sady pneumatik (a jejich počet)) a optimální jízdní styl (agresivní/konzervativní). Dále simulace může sloužit k otestování různých technických pravidel a parametrů pneumatik. Například se z modelu může otestovat, jaký má vliv systém DRS (vzdálenost vozů v detekční zóně a zároveň vliv DRS na rychlost vozu) na "atraktivitu" závodů (jak moc se předjíždí). Stejně tak je možné díky modelu navrhnout takové parametry jednotlivých směsí pneumatik, aby byly jednotlivé směsi výkonnostně co nejvíce vyrovnané a aby tím pádem týmy mohly volit různé strategie. Například v současné Formuli 1 je problematika pneumatik poměrně ožehavé téma - většina týmů obvykle volí totožnou strategii a uchyluje se jen ke dvěma ze tří dostupných směsí pneumatik, protože ta třetí je v závodech z různých důvodů prakticky nepoužitelná. Nalezení správného vyvážení jednotlivých směsí pneumatik je tak pro výrobce pneumatik vyzývavý úkol.

=Metoda=
Model je vytvořen v softwaru NetLogo, který je určen především pro modelování multiagentních systémů. Díky grafickému zobrazení a množství různých monitorů a grafů nám také umožňuje měnit situaci modelu v průběhu času. K nastavení modelu posloužily především data o závodní trati Bahrain International Circuit a data z oficiální videohry Formule 1 2018. Většina proměnných v modelu je parametrizovatelná. Data o trati se nahrávají z externího souboru, je tedy poměrně snadné model otestovat i s daty jiného závodního okruhu.

=Model=
Model umožňuje načíst soubor s libovolným závodním okruhem (požadavky na formát souboru a styl zapsání jednotlivých částí okruhu do souboru viz níže). Po nastavení všech parametrů (viz parametry modelu níže) je třeba simulaci připravit tlačítkem setup (tím se načte a vykreslí okruh, vytvoří závodní vozy (agenti) a následně se vozy umístí na startovní rovinku). Samotné spuštění simulace je navázáno na tlačítko go, které závod odstartuje. Vozy budou následně kroužit po okruhu a v případě potřeby zajedou do boxů pro nové pneumatiky.

[[File:racing_monitors.jpg|thumb|Monitory zobrazující aktuální stav různých parametrů jednotlivých vozů.]]
Pro lepší přehled o tom, co se v závodě momentálně děje je možné zapnout poměrně výřečné logování do konzole (přepnutím přepínače fancy-logs do polohy On). Jednotlivé aktuální důležité hodnoty u jednotlivých vozů je možné sledovat v řadě monitorů. Pro každý vůz (s maximálním počtem 10) je připraveno celkem sedm monitorů, které pro daný vůz ukazují následující hodnoty: aktuální kolo, které vůz jede (při jistých konfiguracích modelu je možné docílit situace, ve které jsou některé vozy natolik rychlé, že jiné vozy předjedou o kolo, proto je vhodné tento parametr sledovat pro každý vůz zvlášť), aktuální nasazenou směs pneumatik, aktuální jízdní styl řidiče, celkový počet uskutečněných zastávek v boxech, aktuální opotřebení pneumatik, výchozí rychlost (náhodně přidělená, vybraná z intervalu minimální až maximální možné) a aktuální rychlost, která je vypočtena z výchozí rychlosti a aktuálních parametrů platných pro daný vůz (například dostupnost systému DRS, opotřebení pneumatik, nasazená směs pneumatik, jízdní styl řidiče, atd.).

[[File:racing_positions_plot.jpg|thumb|Graf znázorňující vývoj pořadí vozů v průběhu kol závodu.]]
Dalším velmi užitečným prvkem simulace je graf znázorňující změny pořadí v průběhu kol závodu. Na vodorovné ose jsou zobrazena jednotlivá kola závodu, svislá osa reprezentuje pořadí. Bohužel jsem v NetLogu nenašel možnost "otočit" svislou osu tak, aby nižší hodnoty začínaly nahoře a vyšší šly směrem dolů, proto je třeba tento graf číst "odspodu" - vůz na prvním místě je zobrazen dole, vůz na druhém místě je nad ním (na pozici s "funkční" hodnotou 2), a tak dále. Každý vůz má přiřazenou unikátní barvu, touto barvou je pak daný vůz v grafu reprezentován. Z tohoto grafu se dají velmi dobře vyčíst změny pořadí, v kombinaci s logy v konzoli se pak dá zjistit, zda ke změnám došlo například při zastávkách v boxech nebo čistě na trati.

==Parametry modelu==
Zde je seznam všech parametrů modelu včetně jejich popisu a výchozí hodnoty.
{| class="wikitable"
|+ align="top" | '''Parametry modelu'''
!| Název parametru || Výchozí hodnota || Popis
|-
| amount-of-laps || 20 || Počet kol závodu
|-
| amount-of-cars || 10 || Počet vozů
|-
| pit-speed || 0.0004 || Rychlost vozů v boxové uličce
|-
| lowest speed || 0.001 || Minimální výchozí rychlost vozů
|-
| highest speed || 0.00105 || Maximální výchozí rychlost vozů
|-
| drs-detection-threshold || 0.5 || Maximální (časová) vzdálenost mezi vozy pro aktivaci systému DRS v sekundách
|-
| drs-speed-adjustment || 1.5 || Míra vlivu systému DRS na rychlost vozu
|-
| max-tyre-wear || 0.4 || Minimální míra opotřebení pneumatik, při které by vůz měl zajet do boxů pro novou sadu
|-
| s-wear-rate || 0.0004 || Rychlost opotřebovávání měkké směsi pneumatik
|-
| m-wear-rate || 0.00025 || Rychlost opotřebovávání středí směsi pneumatik
|-
| h-wear-rate || 0.0001 || Rychlost opotřebovávání tvrdé směsi pneumatik
|-
| s-speed-adj || 1.05 || Míra vlivu měkké směsi pneumatik na rychlost vozu
|-
| m-speed-adj || 1 || Míra vlivu středí směsi pneumatik na rychlost vozu
|-
| h-speed-adj || 0.95 || Míra vlivu tvrdé směsi pneumatik na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-0-10 || 1 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 0 % - 10 % na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-10-20 || 0.98 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 10 % - 20 % na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-20-30 || 0.96 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 20 % - 30 % na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-30-40 || 0.94 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 30 % - 40 % na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-40-50 || 0.91 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 40 % - 50 % na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-50-60 || 0.88 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 50 % - 60 % na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-60-70 || 0.82 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 60 % - 70 % na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-70-80 || 0.75 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 70 % - 80 % na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-80-90 || 0.6 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 80 % - 90 % na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-90-100 || 0.3 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 90 % - 100 % na rychlost vozu
|-
| conservative-driving-style-speed-adjustment || 0.95 || Míra vlivu konzervativního jízdního stylu řidiče na rychlost vozu
|-
| normal-driving-style-speed-adjustment || 1 || Míra vlivu vyváženého jízdního stylu řidiče na rychlost vozu
|-
| aggressive-driving-style-speed-adjustment || 1.05 || Míra vlivu agresivního jízdního stylu řidiče na rychlost vozu
|-
| conservative-style-tyre-wear-adj || 0.8 || Míra vlivu konzervativního jízdního stylu řidiče na rychlost opotřebení pneumatik
|-
| normal-style-tyre-wear-adj || 1 || Míra vlivu vyváženého jízdního stylu řidiče na rychlost opotřebení pneumatik
|-
| aggressive-style-tyre-wear-adj || 1.15 || Míra vlivu agresivního jízdního stylu řidiče na rychlost opotřebení pneumatik
|-
| driving-style-change-lap || 5 || Jednou za kolik kol má řidič mít možnost změnit svůj jízdní styl
|-
|}

==Trať==
Překvapivě jedním z nejnáročnějších úkolů při tvorbě simulace byl návrh zápisu dat o závodním okruhu do souboru. Formu zápisu dat právě do souboru jsem zvolil z toho důvodu, že je takto možné v budoucnu v simulaci pouze vyměnit vstupní soubor a simulaci tak lze provést znovu na zcela nových datech. Data o trati musejí ctít velmi specifický formát. Zde je ukázka dvou různých řádků ze souboru s daty o okruhu:

[9 1 1]

[49 1 8 10 270]

Hodnoty musí být vždy v hranatých závorkách a oddělené mezerou. Každé pole s hodnotami musí být na samostatném řádku. První, druhá i třetí hodnota pole se do souboru s daty o okruhu zapisují vždy, ostatní (čtvrtá a pátá) jsou volitelné. Nyní tedy k významu jednotlivých hodnot.

První hodnota vždy reprezentuje x-ovou souřadnici políčka (patch), druhá hodnota vždy reprezentuje y-ovou souřadnici políčka. Třetí hodnota vždy reprezentuje vlastnosti pole. Seznam vlastností s jejich číselnou reprezentací, která se do pole zapisuje, je v následující tabulce. Zároveň jsou zde zaneseny i hodnoty pole na 4. a 5. pozici, pokud se pro danou vlastnost vyplňují. Pokud se pro danou vlastnost tyto hodnoty nevyplňují, je v tabulce prázdná buňka.

{| class="wikitable"
|+ align="top" | '''Seznam možných vlastností částí trati spolu s jejich číselnými reprezentacemi'''
!| Číselná reprezentace vlastnosti || Vlastnosti || 4. hodnota pole || 5. hodnota pole
|-
| 1 || Trať || ||
|-
| 2 || Boxová ulička || ||
|-
| 3 || Trať & vjezd do boxů || Směr do boxové uličky (hodnota 0, 90, 180 nebo 270) ||
|-
| 4 || Trať & výjezd z boxů || Směr okruhu (hodnota 0, 90, 180 nebo 270) ||
|-
| 5 || Trať & detekční bod DRS || ||
|-
| 6 || Trať & DRS zóna || ||
|-
| 7 || Trať & DRS zóna & cílová páska || ||
|-
| 8 || Trať & DRS zóna & startovní rošt || Startovní pozice (hodnota 1 - 10) || Směr (hodnota 0, 90, 180 nebo 270)
|-
| 9 || Boxová ulička & cílová páska || ||
|-
|}

Vlastnosti jednotlivých částí trati jsou poměrně samovysvětlující. Pokud je daná část okruhu pouze obyčejná trať, na třetí pozici v poli s daty o daném políčku (patchi) bude hodnota 1. Pokud je zde boxová ulička, bude zde hodnota 2. Pokud je na nějakém místě trati vjezd a výjezd z boxů, trať se de facto dělí na dvě cesty, a je třeba specifikovat, ve kterém směru se kam pokračuje. Dorazí-li vůz po trati na pole s hodnotou 3 (trať a vjezd do boxů), vidí před sebou dvě cesty. Pokud potřebuje zajet do boxů, vydá se směrem, který je zadán v poli s daty na čtvrté pozici. Pokud nepotřebuje jet do boxů, pokračuje směrem, který na čtvrté pozici v poli s daty pro daný patch není. Obdobná situace nastává u výjezdu z boxové uličky. Vůz vyjíždějící z boxů potřebuje vědět, kterým směrem vede trať, aby při výjezdu z boxů náhodou nezačal kroužit v protisměru. Při tvorbě trati je dále z pochopitelných důvodů vědět, kde se nachází detekční bod DRS, DRS zóna a cílová páska (včetně cílové pásky v boxové uličce). Konečně hodnota 8 reprezentuje navíc vlastnost "startovní rošt". Na 4. pozici je třeba do pole uvést startovní pozici daného patche a na pátou pozici směr okruhu. Tyto dvě hodnoty (pro celkem až deset vozů) se využijí při umisťování vozů na startovní rošt a při jejich počáteční orientaci na okruhu.

=Výsledky a závěr=
Model je z pochopitelných důvodů pouhým zjednodušením reality. Skutečné automobilové závody samozřejmě závisí i na celé řadě dalších, v tomto modelu neuvažovaných, faktorů. I přesto nám model při různých konfigurací poskytuje zajímavé výsledky a umožňuje sledovat a porovnávat různé strategie a vliv naprogramovaných parametrů na ně. Například lze vypozorovat, že ne vždy musí závod zvítězit vůz s nejrychlejší výchozí rychlostí - může se stát, že ho porazí vůz s nižší výchozí rychlostí a optimálnější strategií. Dále je zajímavé pozměnit nastavení modelu například tak, aby měly všechny vozy totožnou výchozí rychlost. Stejně tak lze parametry modelu nastavit takovým způsobem, aby se při dostatečně dlouhém závodu ukázaly jednotlivé sady pneumatik jako vyrovnané. V neposlední řadě lze z modelu vypozorovat, jak obrovský vliv může mít na výsledek závodu systém DRS, který byl do Formule 1 přidán pouze z důvodu zatraktivnění závodů. Pokud se atraktivita závodů měří pouze počtem úspěšných předjetí, pak tento systém plní svůj účel. Zároveň je však do jisté míry smutné vidět, jak například pomalejší vůz, který si brilantní strategií vydobyl průběžné první místo, o toto první místo přichází jen proto, že jako jediný nemá možnost využít DRS, neboť je na prvním místě a není před ním nikdo, kdo by mu ho "aktivoval".

Z modelu lze při vhodné konfiguraci vytvořit i paralela ke skutečným automobilovým závodům (konkrétně k závodům vozů Formule 1). Jde o konfiguraci, při které se na trati s výjimkou prvního kola prakticky nepředjíždí, a kdy jsou veškeré změny pořadí dány zastávkami v boxech. Často pak lze vidět různé shluky aut, které mají obdobnou strategii - ani jedno z nich není rychlejší než ostatní, a i do boxů jezdí společně.

Model jako takový skromně hodnotím za povedený. Cíle se naplnit podařilo - je možné provádět nespočet různých simulací a z monitorů, grafu a logů se dají vyčíst někdy zajímavé, někdy však i očekávané výsledky. Z modelu se dá vyčíst přínosnost různých strategií a při modifikaci některých parametrů se dá nalézt správné vyvážení pro jednotlivé směsi pneumatik. Model je dokonce i zajímavé jen sledovat, "závodění" je často napínavé. Programování tohoto projektu v NetLogu pro mě bylo přínosné, bylo zajímavé učit se v tomto jazyce psát algoritmy a přemýšlet v něm. Samozřejmě by model šlo vylepšit - například by nebylo od věci pokusit se optimalizovat algoritmus pro hledání cesty nebo rekurzivní algoritmus pro ukládání průběžného pořadí vozů. Zároveň by bylo zajímavé vidět nějaké rozšíření tohoto modelu, především rozšíření o kolize, různé pravděpodobnosti předjetí v různých částí tratě, simulaci spalování paliva, aj.

=Obrázky=
[[File:racing_simulation_ui.jpg|center|Uživatelské rozhraní simulace.]]

=Kód=
* Zdrojový kód simulace: [[File:jinv00_racing_simulation.nlogo]]
* Data o okruhu Bahrain International Circuit: [[File:bahrain.zip]]

=Zdroje=
* Codemasters, F1 2018 - The Official Videogame. http://www.codemasters.com/game/f1-2018/
* NetLogo 6.1.0 User Manual. http://ccl.northwestern.edu/netlogo/docs/

File:Bahrain.zip

2019-06-11T19:48:36Z

Jinv00:

Simulace automobilových závodů (Netlogo)

2019-06-11T19:48:31Z

Jinv00: /* Kód */

Úvodní odstavec

=Definice problému=
'''Název simulace:''' Simulace automobilových závodů

'''Autor:''' [[User:Jinv00|Jinv00]] ([[User talk:Jinv00|talk]]) 20:41, 11 June 2019 (CET)

'''Typ modelu:''' Multiagentní

'''Modelovací nástroj:''' NetLogo

'''Popis modelu:''' Simulace pohybu závodních vozů po okruhu. Vozy jsou na začátku závodu seřazeny na startovní rovince, a po odstartování krouží po okruhu. Každý vůz má náhodně přidělenou rychlost z předem zadaného rozmezí. Rychlost vozů je kromě základní přidělené rychlosti závislá i na míře opotřebení pneumatik (opotřebovanější pneumatiky jsou pomalejší než méně opotřebované), na aktuální zvolené směsi pneumatik (měkčí směs pneumatik je rychlejší než tvrdší) a na jízdním stylu řidiče (agresivní jízdní styl je rychlejší než konzervativní). Rychlost opotřebovávání pneumatik je závislá na zvolené směsi pneumatik (měkčí směs pneumatik se opotřebovává rychleji než tvrdší) a na jízdním stylu řidiče (agresivním jízdním stylem se pneumatiky opotřebovávají rychleji než konzervativním jízdním stylem). Přezouvání pneumatik se provádí v boxové uličce, ve které musí vozy jezdit pomaleji než po samotném závodním okruhu. Zároveň pro přezouvání pneumatik platí pravidlo, že vůz nemůže přezout pneumatiky na stejnou směs pneumatik, na jaké momentálně přijel do boxů. Projede-li vůz za jiným detekční zónou pro DRS s odstupem menším než 1 sekundu (v simulaci je možné tento čas změnit), může potom v následující DRS zóně využít DRS pro krátkodobé zvýšení rychlosti.

'''Cíl simulace:''' Účelem této simulace je vytvořit zjednodušený model pohybu závodních vozů po okruhu. Z vytvořeného modelu by se dala odhadnout optimální strategie zastávek v boxech (počet zastávek, načasování zastávek, použité sady pneumatik (a jejich počet)) a optimální jízdní styl (agresivní/konzervativní). Dále simulace může sloužit k otestování různých technických pravidel a parametrů pneumatik. Například se z modelu může otestovat, jaký má vliv systém DRS (vzdálenost vozů v detekční zóně a zároveň vliv DRS na rychlost vozu) na "atraktivitu" závodů (jak moc se předjíždí). Stejně tak je možné díky modelu navrhnout takové parametry jednotlivých směsí pneumatik, aby byly jednotlivé směsi výkonnostně co nejvíce vyrovnané a aby tím pádem týmy mohly volit různé strategie. Například v současné Formuli 1 je problematika pneumatik poměrně ožehavé téma - většina týmů obvykle volí totožnou strategii a uchyluje se jen ke dvěma ze tří dostupných směsí pneumatik, protože ta třetí je v závodech z různých důvodů prakticky nepoužitelná. Nalezení správného vyvážení jednotlivých směsí pneumatik je tak pro výrobce pneumatik vyzývavý úkol.

=Metoda=
Model je vytvořen v softwaru NetLogo, který je určen především pro modelování multiagentních systémů. Díky grafickému zobrazení a množství různých monitorů a grafů nám také umožňuje měnit situaci modelu v průběhu času. K nastavení modelu posloužily především data o závodní trati Bahrain International Circuit a data z oficiální videohry Formule 1 2018. Většina proměnných v modelu je parametrizovatelná. Data o trati se nahrávají z externího souboru, je tedy poměrně snadné model otestovat i s daty jiného závodního okruhu.

=Model=
Model umožňuje načíst soubor s libovolným závodním okruhem (požadavky na formát souboru a styl zapsání jednotlivých částí okruhu do souboru viz níže). Po nastavení všech parametrů (viz parametry modelu níže) je třeba simulaci připravit tlačítkem setup (tím se načte a vykreslí okruh, vytvoří závodní vozy (agenti) a následně se vozy umístí na startovní rovinku). Samotné spuštění simulace je navázáno na tlačítko go, které závod odstartuje. Vozy budou následně kroužit po okruhu a v případě potřeby zajedou do boxů pro nové pneumatiky.

[[File:racing_monitors.jpg|thumb|Monitory zobrazující aktuální stav různých parametrů jednotlivých vozů.]]
Pro lepší přehled o tom, co se v závodě momentálně děje je možné zapnout poměrně výřečné logování do konzole (přepnutím přepínače fancy-logs do polohy On). Jednotlivé aktuální důležité hodnoty u jednotlivých vozů je možné sledovat v řadě monitorů. Pro každý vůz (s maximálním počtem 10) je připraveno celkem sedm monitorů, které pro daný vůz ukazují následující hodnoty: aktuální kolo, které vůz jede (při jistých konfiguracích modelu je možné docílit situace, ve které jsou některé vozy natolik rychlé, že jiné vozy předjedou o kolo, proto je vhodné tento parametr sledovat pro každý vůz zvlášť), aktuální nasazenou směs pneumatik, aktuální jízdní styl řidiče, celkový počet uskutečněných zastávek v boxech, aktuální opotřebení pneumatik, výchozí rychlost (náhodně přidělená, vybraná z intervalu minimální až maximální možné) a aktuální rychlost, která je vypočtena z výchozí rychlosti a aktuálních parametrů platných pro daný vůz (například dostupnost systému DRS, opotřebení pneumatik, nasazená směs pneumatik, jízdní styl řidiče, atd.).

[[File:racing_positions_plot.jpg|thumb|Graf znázorňující vývoj pořadí vozů v průběhu kol závodu.]]
Dalším velmi užitečným prvkem simulace je graf znázorňující změny pořadí v průběhu kol závodu. Na vodorovné ose jsou zobrazena jednotlivá kola závodu, svislá osa reprezentuje pořadí. Bohužel jsem v NetLogu nenašel možnost "otočit" svislou osu tak, aby nižší hodnoty začínaly nahoře a vyšší šly směrem dolů, proto je třeba tento graf číst "odspodu" - vůz na prvním místě je zobrazen dole, vůz na druhém místě je nad ním (na pozici s "funkční" hodnotou 2), a tak dále. Každý vůz má přiřazenou unikátní barvu, touto barvou je pak daný vůz v grafu reprezentován. Z tohoto grafu se dají velmi dobře vyčíst změny pořadí, v kombinaci s logy v konzoli se pak dá zjistit, zda ke změnám došlo například při zastávkách v boxech nebo čistě na trati.

==Parametry modelu==
Zde je seznam všech parametrů modelu včetně jejich popisu a výchozí hodnoty.
{| class="wikitable"
|+ align="top" | '''Parametry modelu'''
!| Název parametru || Výchozí hodnota || Popis
|-
| amount-of-laps || 20 || Počet kol závodu
|-
| amount-of-cars || 10 || Počet vozů
|-
| pit-speed || 0.0004 || Rychlost vozů v boxové uličce
|-
| lowest speed || 0.001 || Minimální výchozí rychlost vozů
|-
| highest speed || 0.00105 || Maximální výchozí rychlost vozů
|-
| drs-detection-threshold || 0.5 || Maximální (časová) vzdálenost mezi vozy pro aktivaci systému DRS v sekundách
|-
| drs-speed-adjustment || 1.5 || Míra vlivu systému DRS na rychlost vozu
|-
| max-tyre-wear || 0.4 || Minimální míra opotřebení pneumatik, při které by vůz měl zajet do boxů pro novou sadu
|-
| s-wear-rate || 0.0004 || Rychlost opotřebovávání měkké směsi pneumatik
|-
| m-wear-rate || 0.00025 || Rychlost opotřebovávání středí směsi pneumatik
|-
| h-wear-rate || 0.0001 || Rychlost opotřebovávání tvrdé směsi pneumatik
|-
| s-speed-adj || 1.05 || Míra vlivu měkké směsi pneumatik na rychlost vozu
|-
| m-speed-adj || 1 || Míra vlivu středí směsi pneumatik na rychlost vozu
|-
| h-speed-adj || 0.95 || Míra vlivu tvrdé směsi pneumatik na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-0-10 || 1 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 0 % - 10 % na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-10-20 || 0.98 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 10 % - 20 % na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-20-30 || 0.96 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 20 % - 30 % na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-30-40 || 0.94 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 30 % - 40 % na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-40-50 || 0.91 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 40 % - 50 % na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-50-60 || 0.88 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 50 % - 60 % na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-60-70 || 0.82 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 60 % - 70 % na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-70-80 || 0.75 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 70 % - 80 % na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-80-90 || 0.6 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 80 % - 90 % na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-90-100 || 0.3 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 90 % - 100 % na rychlost vozu
|-
| conservative-driving-style-speed-adjustment || 0.95 || Míra vlivu konzervativního jízdního stylu řidiče na rychlost vozu
|-
| normal-driving-style-speed-adjustment || 1 || Míra vlivu vyváženého jízdního stylu řidiče na rychlost vozu
|-
| aggressive-driving-style-speed-adjustment || 1.05 || Míra vlivu agresivního jízdního stylu řidiče na rychlost vozu
|-
| conservative-style-tyre-wear-adj || 0.8 || Míra vlivu konzervativního jízdního stylu řidiče na rychlost opotřebení pneumatik
|-
| normal-style-tyre-wear-adj || 1 || Míra vlivu vyváženého jízdního stylu řidiče na rychlost opotřebení pneumatik
|-
| aggressive-style-tyre-wear-adj || 1.15 || Míra vlivu agresivního jízdního stylu řidiče na rychlost opotřebení pneumatik
|-
| driving-style-change-lap || 5 || Jednou za kolik kol má řidič mít možnost změnit svůj jízdní styl
|-
|}

==Trať==
Překvapivě jedním z nejnáročnějších úkolů při tvorbě simulace byl návrh zápisu dat o závodním okruhu do souboru. Formu zápisu dat právě do souboru jsem zvolil z toho důvodu, že je takto možné v budoucnu v simulaci pouze vyměnit vstupní soubor a simulaci tak lze provést znovu na zcela nových datech. Data o trati musejí ctít velmi specifický formát. Zde je ukázka dvou různých řádků ze souboru s daty o okruhu:

[9 1 1]

[49 1 8 10 270]

Hodnoty musí být vždy v hranatých závorkách a oddělené mezerou. Každé pole s hodnotami musí být na samostatném řádku. První, druhá i třetí hodnota pole se do souboru s daty o okruhu zapisují vždy, ostatní (čtvrtá a pátá) jsou volitelné. Nyní tedy k významu jednotlivých hodnot.

První hodnota vždy reprezentuje x-ovou souřadnici políčka (patch), druhá hodnota vždy reprezentuje y-ovou souřadnici políčka. Třetí hodnota vždy reprezentuje vlastnosti pole. Seznam vlastností s jejich číselnou reprezentací, která se do pole zapisuje, je v následující tabulce. Zároveň jsou zde zaneseny i hodnoty pole na 4. a 5. pozici, pokud se pro danou vlastnost vyplňují. Pokud se pro danou vlastnost tyto hodnoty nevyplňují, je v tabulce prázdná buňka.

{| class="wikitable"
|+ align="top" | '''Seznam možných vlastností částí trati spolu s jejich číselnými reprezentacemi'''
!| Číselná reprezentace vlastnosti || Vlastnosti || 4. hodnota pole || 5. hodnota pole
|-
| 1 || Trať || ||
|-
| 2 || Boxová ulička || ||
|-
| 3 || Trať & vjezd do boxů || Směr do boxové uličky (hodnota 0, 90, 180 nebo 270) ||
|-
| 4 || Trať & výjezd z boxů || Směr okruhu (hodnota 0, 90, 180 nebo 270) ||
|-
| 5 || Trať & detekční bod DRS || ||
|-
| 6 || Trať & DRS zóna || ||
|-
| 7 || Trať & DRS zóna & cílová páska || ||
|-
| 8 || Trať & DRS zóna & startovní rošt || Startovní pozice (hodnota 1 - 10) || Směr (hodnota 0, 90, 180 nebo 270)
|-
| 9 || Boxová ulička & cílová páska || ||
|-
|}

Vlastnosti jednotlivých částí trati jsou poměrně samovysvětlující. Pokud je daná část okruhu pouze obyčejná trať, na třetí pozici v poli s daty o daném políčku (patchi) bude hodnota 1. Pokud je zde boxová ulička, bude zde hodnota 2. Pokud je na nějakém místě trati vjezd a výjezd z boxů, trať se de facto dělí na dvě cesty, a je třeba specifikovat, ve kterém směru se kam pokračuje. Dorazí-li vůz po trati na pole s hodnotou 3 (trať a vjezd do boxů), vidí před sebou dvě cesty. Pokud potřebuje zajet do boxů, vydá se směrem, který je zadán v poli s daty na čtvrté pozici. Pokud nepotřebuje jet do boxů, pokračuje směrem, který na čtvrté pozici v poli s daty pro daný patch není. Obdobná situace nastává u výjezdu z boxové uličky. Vůz vyjíždějící z boxů potřebuje vědět, kterým směrem vede trať, aby při výjezdu z boxů náhodou nezačal kroužit v protisměru. Při tvorbě trati je dále z pochopitelných důvodů vědět, kde se nachází detekční bod DRS, DRS zóna a cílová páska (včetně cílové pásky v boxové uličce). Konečně hodnota 8 reprezentuje navíc vlastnost "startovní rošt". Na 4. pozici je třeba do pole uvést startovní pozici daného patche a na pátou pozici směr okruhu. Tyto dvě hodnoty (pro celkem až deset vozů) se využijí při umisťování vozů na startovní rošt a při jejich počáteční orientaci na okruhu.

=Výsledky a závěr=
Model je z pochopitelných důvodů pouhým zjednodušením reality. Skutečné automobilové závody samozřejmě závisí i na celé řadě dalších, v tomto modelu neuvažovaných, faktorů. I přesto nám model při různých konfigurací poskytuje zajímavé výsledky a umožňuje sledovat a porovnávat různé strategie a vliv naprogramovaných parametrů na ně. Například lze vypozorovat, že ne vždy musí závod zvítězit vůz s nejrychlejší výchozí rychlostí - může se stát, že ho porazí vůz s nižší výchozí rychlostí a optimálnější strategií. Dále je zajímavé pozměnit nastavení modelu například tak, aby měly všechny vozy totožnou výchozí rychlost. Stejně tak lze parametry modelu nastavit takovým způsobem, aby se při dostatečně dlouhém závodu ukázaly jednotlivé sady pneumatik jako vyrovnané. V neposlední řadě lze z modelu vypozorovat, jak obrovský vliv může mít na výsledek závodu systém DRS, který byl do Formule 1 přidán pouze z důvodu zatraktivnění závodů. Pokud se atraktivita závodů měří pouze počtem úspěšných předjetí, pak tento systém plní svůj účel. Zároveň je však do jisté míry smutné vidět, jak například pomalejší vůz, který si brilantní strategií vydobyl průběžné první místo, o toto první místo přichází jen proto, že jako jediný nemá možnost využít DRS, neboť je na prvním místě a není před ním nikdo, kdo by mu ho "aktivoval".

Z modelu lze při vhodné konfiguraci vytvořit i paralela ke skutečným automobilovým závodům (konkrétně k závodům vozů Formule 1). Jde o konfiguraci, při které se na trati s výjimkou prvního kola prakticky nepředjíždí, a kdy jsou veškeré změny pořadí dány zastávkami v boxech. Často pak lze vidět různé shluky aut, které mají obdobnou strategii - ani jedno z nich není rychlejší než ostatní, a i do boxů jezdí společně.

Model jako takový skromně hodnotím za povedený. Cíle se naplnit podařilo - je možné provádět nespočet různých simulací a z monitorů, grafu a logů se dají vyčíst někdy zajímavé, někdy však i očekávané výsledky. Z modelu se dá vyčíst přínosnost různých strategií a při modifikaci některých parametrů se dá nalézt správné vyvážení pro jednotlivé směsi pneumatik. Model je dokonce i zajímavé jen sledovat, "závodění" je často napínavé. Programování tohoto projektu v NetLogu pro mě bylo přínosné, bylo zajímavé učit se v tomto jazyce psát algoritmy a přemýšlet v něm. Samozřejmě by model šlo vylepšit - například by nebylo od věci pokusit se optimalizovat algoritmus pro hledání cesty nebo rekurzivní algoritmus pro ukládání průběžného pořadí vozů. Zároveň by bylo zajímavé vidět nějaké rozšíření tohoto modelu, především rozšíření o kolize, různé pravděpodobnosti předjetí v různých částí tratě, simulaci spalování paliva, aj.

=Obrázky=
[[File:racing_simulation_ui.jpg|thumb|Uživatelské rozhraní simulace.]]

=Kód=
* Zdrojový kód simulace: [[File:jinv00_racing_simulation.nlogo]]
* Data o okruhu Bahrain International Circuit: [[File:bahrain.zip]]

=Zdroje=
* Codemasters, F1 2018 - The Official Videogame. http://www.codemasters.com/game/f1-2018/
* NetLogo 6.1.0 User Manual. http://ccl.northwestern.edu/netlogo/docs/

Simulace automobilových závodů (Netlogo)

2019-06-11T19:48:00Z

Jinv00: /* Kód */

Úvodní odstavec

=Definice problému=
'''Název simulace:''' Simulace automobilových závodů

'''Autor:''' [[User:Jinv00|Jinv00]] ([[User talk:Jinv00|talk]]) 20:41, 11 June 2019 (CET)

'''Typ modelu:''' Multiagentní

'''Modelovací nástroj:''' NetLogo

'''Popis modelu:''' Simulace pohybu závodních vozů po okruhu. Vozy jsou na začátku závodu seřazeny na startovní rovince, a po odstartování krouží po okruhu. Každý vůz má náhodně přidělenou rychlost z předem zadaného rozmezí. Rychlost vozů je kromě základní přidělené rychlosti závislá i na míře opotřebení pneumatik (opotřebovanější pneumatiky jsou pomalejší než méně opotřebované), na aktuální zvolené směsi pneumatik (měkčí směs pneumatik je rychlejší než tvrdší) a na jízdním stylu řidiče (agresivní jízdní styl je rychlejší než konzervativní). Rychlost opotřebovávání pneumatik je závislá na zvolené směsi pneumatik (měkčí směs pneumatik se opotřebovává rychleji než tvrdší) a na jízdním stylu řidiče (agresivním jízdním stylem se pneumatiky opotřebovávají rychleji než konzervativním jízdním stylem). Přezouvání pneumatik se provádí v boxové uličce, ve které musí vozy jezdit pomaleji než po samotném závodním okruhu. Zároveň pro přezouvání pneumatik platí pravidlo, že vůz nemůže přezout pneumatiky na stejnou směs pneumatik, na jaké momentálně přijel do boxů. Projede-li vůz za jiným detekční zónou pro DRS s odstupem menším než 1 sekundu (v simulaci je možné tento čas změnit), může potom v následující DRS zóně využít DRS pro krátkodobé zvýšení rychlosti.

'''Cíl simulace:''' Účelem této simulace je vytvořit zjednodušený model pohybu závodních vozů po okruhu. Z vytvořeného modelu by se dala odhadnout optimální strategie zastávek v boxech (počet zastávek, načasování zastávek, použité sady pneumatik (a jejich počet)) a optimální jízdní styl (agresivní/konzervativní). Dále simulace může sloužit k otestování různých technických pravidel a parametrů pneumatik. Například se z modelu může otestovat, jaký má vliv systém DRS (vzdálenost vozů v detekční zóně a zároveň vliv DRS na rychlost vozu) na "atraktivitu" závodů (jak moc se předjíždí). Stejně tak je možné díky modelu navrhnout takové parametry jednotlivých směsí pneumatik, aby byly jednotlivé směsi výkonnostně co nejvíce vyrovnané a aby tím pádem týmy mohly volit různé strategie. Například v současné Formuli 1 je problematika pneumatik poměrně ožehavé téma - většina týmů obvykle volí totožnou strategii a uchyluje se jen ke dvěma ze tří dostupných směsí pneumatik, protože ta třetí je v závodech z různých důvodů prakticky nepoužitelná. Nalezení správného vyvážení jednotlivých směsí pneumatik je tak pro výrobce pneumatik vyzývavý úkol.

=Metoda=
Model je vytvořen v softwaru NetLogo, který je určen především pro modelování multiagentních systémů. Díky grafickému zobrazení a množství různých monitorů a grafů nám také umožňuje měnit situaci modelu v průběhu času. K nastavení modelu posloužily především data o závodní trati Bahrain International Circuit a data z oficiální videohry Formule 1 2018. Většina proměnných v modelu je parametrizovatelná. Data o trati se nahrávají z externího souboru, je tedy poměrně snadné model otestovat i s daty jiného závodního okruhu.

=Model=
Model umožňuje načíst soubor s libovolným závodním okruhem (požadavky na formát souboru a styl zapsání jednotlivých částí okruhu do souboru viz níže). Po nastavení všech parametrů (viz parametry modelu níže) je třeba simulaci připravit tlačítkem setup (tím se načte a vykreslí okruh, vytvoří závodní vozy (agenti) a následně se vozy umístí na startovní rovinku). Samotné spuštění simulace je navázáno na tlačítko go, které závod odstartuje. Vozy budou následně kroužit po okruhu a v případě potřeby zajedou do boxů pro nové pneumatiky.

[[File:racing_monitors.jpg|thumb|Monitory zobrazující aktuální stav různých parametrů jednotlivých vozů.]]
Pro lepší přehled o tom, co se v závodě momentálně děje je možné zapnout poměrně výřečné logování do konzole (přepnutím přepínače fancy-logs do polohy On). Jednotlivé aktuální důležité hodnoty u jednotlivých vozů je možné sledovat v řadě monitorů. Pro každý vůz (s maximálním počtem 10) je připraveno celkem sedm monitorů, které pro daný vůz ukazují následující hodnoty: aktuální kolo, které vůz jede (při jistých konfiguracích modelu je možné docílit situace, ve které jsou některé vozy natolik rychlé, že jiné vozy předjedou o kolo, proto je vhodné tento parametr sledovat pro každý vůz zvlášť), aktuální nasazenou směs pneumatik, aktuální jízdní styl řidiče, celkový počet uskutečněných zastávek v boxech, aktuální opotřebení pneumatik, výchozí rychlost (náhodně přidělená, vybraná z intervalu minimální až maximální možné) a aktuální rychlost, která je vypočtena z výchozí rychlosti a aktuálních parametrů platných pro daný vůz (například dostupnost systému DRS, opotřebení pneumatik, nasazená směs pneumatik, jízdní styl řidiče, atd.).

[[File:racing_positions_plot.jpg|thumb|Graf znázorňující vývoj pořadí vozů v průběhu kol závodu.]]
Dalším velmi užitečným prvkem simulace je graf znázorňující změny pořadí v průběhu kol závodu. Na vodorovné ose jsou zobrazena jednotlivá kola závodu, svislá osa reprezentuje pořadí. Bohužel jsem v NetLogu nenašel možnost "otočit" svislou osu tak, aby nižší hodnoty začínaly nahoře a vyšší šly směrem dolů, proto je třeba tento graf číst "odspodu" - vůz na prvním místě je zobrazen dole, vůz na druhém místě je nad ním (na pozici s "funkční" hodnotou 2), a tak dále. Každý vůz má přiřazenou unikátní barvu, touto barvou je pak daný vůz v grafu reprezentován. Z tohoto grafu se dají velmi dobře vyčíst změny pořadí, v kombinaci s logy v konzoli se pak dá zjistit, zda ke změnám došlo například při zastávkách v boxech nebo čistě na trati.

==Parametry modelu==
Zde je seznam všech parametrů modelu včetně jejich popisu a výchozí hodnoty.
{| class="wikitable"
|+ align="top" | '''Parametry modelu'''
!| Název parametru || Výchozí hodnota || Popis
|-
| amount-of-laps || 20 || Počet kol závodu
|-
| amount-of-cars || 10 || Počet vozů
|-
| pit-speed || 0.0004 || Rychlost vozů v boxové uličce
|-
| lowest speed || 0.001 || Minimální výchozí rychlost vozů
|-
| highest speed || 0.00105 || Maximální výchozí rychlost vozů
|-
| drs-detection-threshold || 0.5 || Maximální (časová) vzdálenost mezi vozy pro aktivaci systému DRS v sekundách
|-
| drs-speed-adjustment || 1.5 || Míra vlivu systému DRS na rychlost vozu
|-
| max-tyre-wear || 0.4 || Minimální míra opotřebení pneumatik, při které by vůz měl zajet do boxů pro novou sadu
|-
| s-wear-rate || 0.0004 || Rychlost opotřebovávání měkké směsi pneumatik
|-
| m-wear-rate || 0.00025 || Rychlost opotřebovávání středí směsi pneumatik
|-
| h-wear-rate || 0.0001 || Rychlost opotřebovávání tvrdé směsi pneumatik
|-
| s-speed-adj || 1.05 || Míra vlivu měkké směsi pneumatik na rychlost vozu
|-
| m-speed-adj || 1 || Míra vlivu středí směsi pneumatik na rychlost vozu
|-
| h-speed-adj || 0.95 || Míra vlivu tvrdé směsi pneumatik na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-0-10 || 1 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 0 % - 10 % na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-10-20 || 0.98 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 10 % - 20 % na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-20-30 || 0.96 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 20 % - 30 % na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-30-40 || 0.94 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 30 % - 40 % na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-40-50 || 0.91 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 40 % - 50 % na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-50-60 || 0.88 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 50 % - 60 % na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-60-70 || 0.82 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 60 % - 70 % na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-70-80 || 0.75 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 70 % - 80 % na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-80-90 || 0.6 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 80 % - 90 % na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-90-100 || 0.3 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 90 % - 100 % na rychlost vozu
|-
| conservative-driving-style-speed-adjustment || 0.95 || Míra vlivu konzervativního jízdního stylu řidiče na rychlost vozu
|-
| normal-driving-style-speed-adjustment || 1 || Míra vlivu vyváženého jízdního stylu řidiče na rychlost vozu
|-
| aggressive-driving-style-speed-adjustment || 1.05 || Míra vlivu agresivního jízdního stylu řidiče na rychlost vozu
|-
| conservative-style-tyre-wear-adj || 0.8 || Míra vlivu konzervativního jízdního stylu řidiče na rychlost opotřebení pneumatik
|-
| normal-style-tyre-wear-adj || 1 || Míra vlivu vyváženého jízdního stylu řidiče na rychlost opotřebení pneumatik
|-
| aggressive-style-tyre-wear-adj || 1.15 || Míra vlivu agresivního jízdního stylu řidiče na rychlost opotřebení pneumatik
|-
| driving-style-change-lap || 5 || Jednou za kolik kol má řidič mít možnost změnit svůj jízdní styl
|-
|}

==Trať==
Překvapivě jedním z nejnáročnějších úkolů při tvorbě simulace byl návrh zápisu dat o závodním okruhu do souboru. Formu zápisu dat právě do souboru jsem zvolil z toho důvodu, že je takto možné v budoucnu v simulaci pouze vyměnit vstupní soubor a simulaci tak lze provést znovu na zcela nových datech. Data o trati musejí ctít velmi specifický formát. Zde je ukázka dvou různých řádků ze souboru s daty o okruhu:

[9 1 1]

[49 1 8 10 270]

Hodnoty musí být vždy v hranatých závorkách a oddělené mezerou. Každé pole s hodnotami musí být na samostatném řádku. První, druhá i třetí hodnota pole se do souboru s daty o okruhu zapisují vždy, ostatní (čtvrtá a pátá) jsou volitelné. Nyní tedy k významu jednotlivých hodnot.

První hodnota vždy reprezentuje x-ovou souřadnici políčka (patch), druhá hodnota vždy reprezentuje y-ovou souřadnici políčka. Třetí hodnota vždy reprezentuje vlastnosti pole. Seznam vlastností s jejich číselnou reprezentací, která se do pole zapisuje, je v následující tabulce. Zároveň jsou zde zaneseny i hodnoty pole na 4. a 5. pozici, pokud se pro danou vlastnost vyplňují. Pokud se pro danou vlastnost tyto hodnoty nevyplňují, je v tabulce prázdná buňka.

{| class="wikitable"
|+ align="top" | '''Seznam možných vlastností částí trati spolu s jejich číselnými reprezentacemi'''
!| Číselná reprezentace vlastnosti || Vlastnosti || 4. hodnota pole || 5. hodnota pole
|-
| 1 || Trať || ||
|-
| 2 || Boxová ulička || ||
|-
| 3 || Trať & vjezd do boxů || Směr do boxové uličky (hodnota 0, 90, 180 nebo 270) ||
|-
| 4 || Trať & výjezd z boxů || Směr okruhu (hodnota 0, 90, 180 nebo 270) ||
|-
| 5 || Trať & detekční bod DRS || ||
|-
| 6 || Trať & DRS zóna || ||
|-
| 7 || Trať & DRS zóna & cílová páska || ||
|-
| 8 || Trať & DRS zóna & startovní rošt || Startovní pozice (hodnota 1 - 10) || Směr (hodnota 0, 90, 180 nebo 270)
|-
| 9 || Boxová ulička & cílová páska || ||
|-
|}

Vlastnosti jednotlivých částí trati jsou poměrně samovysvětlující. Pokud je daná část okruhu pouze obyčejná trať, na třetí pozici v poli s daty o daném políčku (patchi) bude hodnota 1. Pokud je zde boxová ulička, bude zde hodnota 2. Pokud je na nějakém místě trati vjezd a výjezd z boxů, trať se de facto dělí na dvě cesty, a je třeba specifikovat, ve kterém směru se kam pokračuje. Dorazí-li vůz po trati na pole s hodnotou 3 (trať a vjezd do boxů), vidí před sebou dvě cesty. Pokud potřebuje zajet do boxů, vydá se směrem, který je zadán v poli s daty na čtvrté pozici. Pokud nepotřebuje jet do boxů, pokračuje směrem, který na čtvrté pozici v poli s daty pro daný patch není. Obdobná situace nastává u výjezdu z boxové uličky. Vůz vyjíždějící z boxů potřebuje vědět, kterým směrem vede trať, aby při výjezdu z boxů náhodou nezačal kroužit v protisměru. Při tvorbě trati je dále z pochopitelných důvodů vědět, kde se nachází detekční bod DRS, DRS zóna a cílová páska (včetně cílové pásky v boxové uličce). Konečně hodnota 8 reprezentuje navíc vlastnost "startovní rošt". Na 4. pozici je třeba do pole uvést startovní pozici daného patche a na pátou pozici směr okruhu. Tyto dvě hodnoty (pro celkem až deset vozů) se využijí při umisťování vozů na startovní rošt a při jejich počáteční orientaci na okruhu.

=Výsledky a závěr=
Model je z pochopitelných důvodů pouhým zjednodušením reality. Skutečné automobilové závody samozřejmě závisí i na celé řadě dalších, v tomto modelu neuvažovaných, faktorů. I přesto nám model při různých konfigurací poskytuje zajímavé výsledky a umožňuje sledovat a porovnávat různé strategie a vliv naprogramovaných parametrů na ně. Například lze vypozorovat, že ne vždy musí závod zvítězit vůz s nejrychlejší výchozí rychlostí - může se stát, že ho porazí vůz s nižší výchozí rychlostí a optimálnější strategií. Dále je zajímavé pozměnit nastavení modelu například tak, aby měly všechny vozy totožnou výchozí rychlost. Stejně tak lze parametry modelu nastavit takovým způsobem, aby se při dostatečně dlouhém závodu ukázaly jednotlivé sady pneumatik jako vyrovnané. V neposlední řadě lze z modelu vypozorovat, jak obrovský vliv může mít na výsledek závodu systém DRS, který byl do Formule 1 přidán pouze z důvodu zatraktivnění závodů. Pokud se atraktivita závodů měří pouze počtem úspěšných předjetí, pak tento systém plní svůj účel. Zároveň je však do jisté míry smutné vidět, jak například pomalejší vůz, který si brilantní strategií vydobyl průběžné první místo, o toto první místo přichází jen proto, že jako jediný nemá možnost využít DRS, neboť je na prvním místě a není před ním nikdo, kdo by mu ho "aktivoval".

Z modelu lze při vhodné konfiguraci vytvořit i paralela ke skutečným automobilovým závodům (konkrétně k závodům vozů Formule 1). Jde o konfiguraci, při které se na trati s výjimkou prvního kola prakticky nepředjíždí, a kdy jsou veškeré změny pořadí dány zastávkami v boxech. Často pak lze vidět různé shluky aut, které mají obdobnou strategii - ani jedno z nich není rychlejší než ostatní, a i do boxů jezdí společně.

Model jako takový skromně hodnotím za povedený. Cíle se naplnit podařilo - je možné provádět nespočet různých simulací a z monitorů, grafu a logů se dají vyčíst někdy zajímavé, někdy však i očekávané výsledky. Z modelu se dá vyčíst přínosnost různých strategií a při modifikaci některých parametrů se dá nalézt správné vyvážení pro jednotlivé směsi pneumatik. Model je dokonce i zajímavé jen sledovat, "závodění" je často napínavé. Programování tohoto projektu v NetLogu pro mě bylo přínosné, bylo zajímavé učit se v tomto jazyce psát algoritmy a přemýšlet v něm. Samozřejmě by model šlo vylepšit - například by nebylo od věci pokusit se optimalizovat algoritmus pro hledání cesty nebo rekurzivní algoritmus pro ukládání průběžného pořadí vozů. Zároveň by bylo zajímavé vidět nějaké rozšíření tohoto modelu, především rozšíření o kolize, různé pravděpodobnosti předjetí v různých částí tratě, simulaci spalování paliva, aj.

=Obrázky=
[[File:racing_simulation_ui.jpg|thumb|Uživatelské rozhraní simulace.]]

=Kód=
Zdrojový kód simulace: [[File:jinv00_racing_simulation.nlogo]]
Data o okruhu Bahrain International Circuit: [[File:bahrain.zip]]

=Zdroje=
* Codemasters, F1 2018 - The Official Videogame. http://www.codemasters.com/game/f1-2018/
* NetLogo 6.1.0 User Manual. http://ccl.northwestern.edu/netlogo/docs/

File:Jinv00 racing simulation.nlogo

2019-06-11T19:47:27Z

Jinv00:

File:Racing simulation ui.jpg

2019-06-11T19:47:09Z

Jinv00: Uživatelské rozhraní simulace.

== Summary ==
Uživatelské rozhraní simulace.

File:Racing positions plot.jpg

2019-06-11T19:46:49Z

Jinv00: Graf znázorňující vývoj pořadí vozů v průběhu kol závodu.

== Summary ==
Graf znázorňující vývoj pořadí vozů v průběhu kol závodu.

File:Racing monitors.jpg

2019-06-11T19:45:06Z

Jinv00: Monitory zobrazující aktuální stav různých parametrů jednotlivých vozů.

== Summary ==
Monitory zobrazující aktuální stav různých parametrů jednotlivých vozů.

Simulace automobilových závodů (Netlogo)

2019-06-11T19:43:33Z

Jinv00: /* Kód */

Úvodní odstavec

=Definice problému=
'''Název simulace:''' Simulace automobilových závodů

'''Autor:''' [[User:Jinv00|Jinv00]] ([[User talk:Jinv00|talk]]) 20:41, 11 June 2019 (CET)

'''Typ modelu:''' Multiagentní

'''Modelovací nástroj:''' NetLogo

'''Popis modelu:''' Simulace pohybu závodních vozů po okruhu. Vozy jsou na začátku závodu seřazeny na startovní rovince, a po odstartování krouží po okruhu. Každý vůz má náhodně přidělenou rychlost z předem zadaného rozmezí. Rychlost vozů je kromě základní přidělené rychlosti závislá i na míře opotřebení pneumatik (opotřebovanější pneumatiky jsou pomalejší než méně opotřebované), na aktuální zvolené směsi pneumatik (měkčí směs pneumatik je rychlejší než tvrdší) a na jízdním stylu řidiče (agresivní jízdní styl je rychlejší než konzervativní). Rychlost opotřebovávání pneumatik je závislá na zvolené směsi pneumatik (měkčí směs pneumatik se opotřebovává rychleji než tvrdší) a na jízdním stylu řidiče (agresivním jízdním stylem se pneumatiky opotřebovávají rychleji než konzervativním jízdním stylem). Přezouvání pneumatik se provádí v boxové uličce, ve které musí vozy jezdit pomaleji než po samotném závodním okruhu. Zároveň pro přezouvání pneumatik platí pravidlo, že vůz nemůže přezout pneumatiky na stejnou směs pneumatik, na jaké momentálně přijel do boxů. Projede-li vůz za jiným detekční zónou pro DRS s odstupem menším než 1 sekundu (v simulaci je možné tento čas změnit), může potom v následující DRS zóně využít DRS pro krátkodobé zvýšení rychlosti.

'''Cíl simulace:''' Účelem této simulace je vytvořit zjednodušený model pohybu závodních vozů po okruhu. Z vytvořeného modelu by se dala odhadnout optimální strategie zastávek v boxech (počet zastávek, načasování zastávek, použité sady pneumatik (a jejich počet)) a optimální jízdní styl (agresivní/konzervativní). Dále simulace může sloužit k otestování různých technických pravidel a parametrů pneumatik. Například se z modelu může otestovat, jaký má vliv systém DRS (vzdálenost vozů v detekční zóně a zároveň vliv DRS na rychlost vozu) na "atraktivitu" závodů (jak moc se předjíždí). Stejně tak je možné díky modelu navrhnout takové parametry jednotlivých směsí pneumatik, aby byly jednotlivé směsi výkonnostně co nejvíce vyrovnané a aby tím pádem týmy mohly volit různé strategie. Například v současné Formuli 1 je problematika pneumatik poměrně ožehavé téma - většina týmů obvykle volí totožnou strategii a uchyluje se jen ke dvěma ze tří dostupných směsí pneumatik, protože ta třetí je v závodech z různých důvodů prakticky nepoužitelná. Nalezení správného vyvážení jednotlivých směsí pneumatik je tak pro výrobce pneumatik vyzývavý úkol.

=Metoda=
Model je vytvořen v softwaru NetLogo, který je určen především pro modelování multiagentních systémů. Díky grafickému zobrazení a množství různých monitorů a grafů nám také umožňuje měnit situaci modelu v průběhu času. K nastavení modelu posloužily především data o závodní trati Bahrain International Circuit a data z oficiální videohry Formule 1 2018. Většina proměnných v modelu je parametrizovatelná. Data o trati se nahrávají z externího souboru, je tedy poměrně snadné model otestovat i s daty jiného závodního okruhu.

=Model=
Model umožňuje načíst soubor s libovolným závodním okruhem (požadavky na formát souboru a styl zapsání jednotlivých částí okruhu do souboru viz níže). Po nastavení všech parametrů (viz parametry modelu níže) je třeba simulaci připravit tlačítkem setup (tím se načte a vykreslí okruh, vytvoří závodní vozy (agenti) a následně se vozy umístí na startovní rovinku). Samotné spuštění simulace je navázáno na tlačítko go, které závod odstartuje. Vozy budou následně kroužit po okruhu a v případě potřeby zajedou do boxů pro nové pneumatiky.

[[File:racing_monitors.jpg|thumb|Monitory zobrazující aktuální stav různých parametrů jednotlivých vozů.]]
Pro lepší přehled o tom, co se v závodě momentálně děje je možné zapnout poměrně výřečné logování do konzole (přepnutím přepínače fancy-logs do polohy On). Jednotlivé aktuální důležité hodnoty u jednotlivých vozů je možné sledovat v řadě monitorů. Pro každý vůz (s maximálním počtem 10) je připraveno celkem sedm monitorů, které pro daný vůz ukazují následující hodnoty: aktuální kolo, které vůz jede (při jistých konfiguracích modelu je možné docílit situace, ve které jsou některé vozy natolik rychlé, že jiné vozy předjedou o kolo, proto je vhodné tento parametr sledovat pro každý vůz zvlášť), aktuální nasazenou směs pneumatik, aktuální jízdní styl řidiče, celkový počet uskutečněných zastávek v boxech, aktuální opotřebení pneumatik, výchozí rychlost (náhodně přidělená, vybraná z intervalu minimální až maximální možné) a aktuální rychlost, která je vypočtena z výchozí rychlosti a aktuálních parametrů platných pro daný vůz (například dostupnost systému DRS, opotřebení pneumatik, nasazená směs pneumatik, jízdní styl řidiče, atd.).

[[File:racing_positions_plot.jpg|thumb|Graf znázorňující vývoj pořadí vozů v průběhu kol závodu.]]
Dalším velmi užitečným prvkem simulace je graf znázorňující změny pořadí v průběhu kol závodu. Na vodorovné ose jsou zobrazena jednotlivá kola závodu, svislá osa reprezentuje pořadí. Bohužel jsem v NetLogu nenašel možnost "otočit" svislou osu tak, aby nižší hodnoty začínaly nahoře a vyšší šly směrem dolů, proto je třeba tento graf číst "odspodu" - vůz na prvním místě je zobrazen dole, vůz na druhém místě je nad ním (na pozici s "funkční" hodnotou 2), a tak dále. Každý vůz má přiřazenou unikátní barvu, touto barvou je pak daný vůz v grafu reprezentován. Z tohoto grafu se dají velmi dobře vyčíst změny pořadí, v kombinaci s logy v konzoli se pak dá zjistit, zda ke změnám došlo například při zastávkách v boxech nebo čistě na trati.

==Parametry modelu==
Zde je seznam všech parametrů modelu včetně jejich popisu a výchozí hodnoty.
{| class="wikitable"
|+ align="top" | '''Parametry modelu'''
!| Název parametru || Výchozí hodnota || Popis
|-
| amount-of-laps || 20 || Počet kol závodu
|-
| amount-of-cars || 10 || Počet vozů
|-
| pit-speed || 0.0004 || Rychlost vozů v boxové uličce
|-
| lowest speed || 0.001 || Minimální výchozí rychlost vozů
|-
| highest speed || 0.00105 || Maximální výchozí rychlost vozů
|-
| drs-detection-threshold || 0.5 || Maximální (časová) vzdálenost mezi vozy pro aktivaci systému DRS v sekundách
|-
| drs-speed-adjustment || 1.5 || Míra vlivu systému DRS na rychlost vozu
|-
| max-tyre-wear || 0.4 || Minimální míra opotřebení pneumatik, při které by vůz měl zajet do boxů pro novou sadu
|-
| s-wear-rate || 0.0004 || Rychlost opotřebovávání měkké směsi pneumatik
|-
| m-wear-rate || 0.00025 || Rychlost opotřebovávání středí směsi pneumatik
|-
| h-wear-rate || 0.0001 || Rychlost opotřebovávání tvrdé směsi pneumatik
|-
| s-speed-adj || 1.05 || Míra vlivu měkké směsi pneumatik na rychlost vozu
|-
| m-speed-adj || 1 || Míra vlivu středí směsi pneumatik na rychlost vozu
|-
| h-speed-adj || 0.95 || Míra vlivu tvrdé směsi pneumatik na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-0-10 || 1 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 0 % - 10 % na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-10-20 || 0.98 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 10 % - 20 % na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-20-30 || 0.96 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 20 % - 30 % na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-30-40 || 0.94 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 30 % - 40 % na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-40-50 || 0.91 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 40 % - 50 % na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-50-60 || 0.88 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 50 % - 60 % na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-60-70 || 0.82 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 60 % - 70 % na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-70-80 || 0.75 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 70 % - 80 % na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-80-90 || 0.6 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 80 % - 90 % na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-90-100 || 0.3 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 90 % - 100 % na rychlost vozu
|-
| conservative-driving-style-speed-adjustment || 0.95 || Míra vlivu konzervativního jízdního stylu řidiče na rychlost vozu
|-
| normal-driving-style-speed-adjustment || 1 || Míra vlivu vyváženého jízdního stylu řidiče na rychlost vozu
|-
| aggressive-driving-style-speed-adjustment || 1.05 || Míra vlivu agresivního jízdního stylu řidiče na rychlost vozu
|-
| conservative-style-tyre-wear-adj || 0.8 || Míra vlivu konzervativního jízdního stylu řidiče na rychlost opotřebení pneumatik
|-
| normal-style-tyre-wear-adj || 1 || Míra vlivu vyváženého jízdního stylu řidiče na rychlost opotřebení pneumatik
|-
| aggressive-style-tyre-wear-adj || 1.15 || Míra vlivu agresivního jízdního stylu řidiče na rychlost opotřebení pneumatik
|-
| driving-style-change-lap || 5 || Jednou za kolik kol má řidič mít možnost změnit svůj jízdní styl
|-
|}

==Trať==
Překvapivě jedním z nejnáročnějších úkolů při tvorbě simulace byl návrh zápisu dat o závodním okruhu do souboru. Formu zápisu dat právě do souboru jsem zvolil z toho důvodu, že je takto možné v budoucnu v simulaci pouze vyměnit vstupní soubor a simulaci tak lze provést znovu na zcela nových datech. Data o trati musejí ctít velmi specifický formát. Zde je ukázka dvou různých řádků ze souboru s daty o okruhu:

[9 1 1]

[49 1 8 10 270]

Hodnoty musí být vždy v hranatých závorkách a oddělené mezerou. Každé pole s hodnotami musí být na samostatném řádku. První, druhá i třetí hodnota pole se do souboru s daty o okruhu zapisují vždy, ostatní (čtvrtá a pátá) jsou volitelné. Nyní tedy k významu jednotlivých hodnot.

První hodnota vždy reprezentuje x-ovou souřadnici políčka (patch), druhá hodnota vždy reprezentuje y-ovou souřadnici políčka. Třetí hodnota vždy reprezentuje vlastnosti pole. Seznam vlastností s jejich číselnou reprezentací, která se do pole zapisuje, je v následující tabulce. Zároveň jsou zde zaneseny i hodnoty pole na 4. a 5. pozici, pokud se pro danou vlastnost vyplňují. Pokud se pro danou vlastnost tyto hodnoty nevyplňují, je v tabulce prázdná buňka.

{| class="wikitable"
|+ align="top" | '''Seznam možných vlastností částí trati spolu s jejich číselnými reprezentacemi'''
!| Číselná reprezentace vlastnosti || Vlastnosti || 4. hodnota pole || 5. hodnota pole
|-
| 1 || Trať || ||
|-
| 2 || Boxová ulička || ||
|-
| 3 || Trať & vjezd do boxů || Směr do boxové uličky (hodnota 0, 90, 180 nebo 270) ||
|-
| 4 || Trať & výjezd z boxů || Směr okruhu (hodnota 0, 90, 180 nebo 270) ||
|-
| 5 || Trať & detekční bod DRS || ||
|-
| 6 || Trať & DRS zóna || ||
|-
| 7 || Trať & DRS zóna & cílová páska || ||
|-
| 8 || Trať & DRS zóna & startovní rošt || Startovní pozice (hodnota 1 - 10) || Směr (hodnota 0, 90, 180 nebo 270)
|-
| 9 || Boxová ulička & cílová páska || ||
|-
|}

Vlastnosti jednotlivých částí trati jsou poměrně samovysvětlující. Pokud je daná část okruhu pouze obyčejná trať, na třetí pozici v poli s daty o daném políčku (patchi) bude hodnota 1. Pokud je zde boxová ulička, bude zde hodnota 2. Pokud je na nějakém místě trati vjezd a výjezd z boxů, trať se de facto dělí na dvě cesty, a je třeba specifikovat, ve kterém směru se kam pokračuje. Dorazí-li vůz po trati na pole s hodnotou 3 (trať a vjezd do boxů), vidí před sebou dvě cesty. Pokud potřebuje zajet do boxů, vydá se směrem, který je zadán v poli s daty na čtvrté pozici. Pokud nepotřebuje jet do boxů, pokračuje směrem, který na čtvrté pozici v poli s daty pro daný patch není. Obdobná situace nastává u výjezdu z boxové uličky. Vůz vyjíždějící z boxů potřebuje vědět, kterým směrem vede trať, aby při výjezdu z boxů náhodou nezačal kroužit v protisměru. Při tvorbě trati je dále z pochopitelných důvodů vědět, kde se nachází detekční bod DRS, DRS zóna a cílová páska (včetně cílové pásky v boxové uličce). Konečně hodnota 8 reprezentuje navíc vlastnost "startovní rošt". Na 4. pozici je třeba do pole uvést startovní pozici daného patche a na pátou pozici směr okruhu. Tyto dvě hodnoty (pro celkem až deset vozů) se využijí při umisťování vozů na startovní rošt a při jejich počáteční orientaci na okruhu.

=Výsledky a závěr=
Model je z pochopitelných důvodů pouhým zjednodušením reality. Skutečné automobilové závody samozřejmě závisí i na celé řadě dalších, v tomto modelu neuvažovaných, faktorů. I přesto nám model při různých konfigurací poskytuje zajímavé výsledky a umožňuje sledovat a porovnávat různé strategie a vliv naprogramovaných parametrů na ně. Například lze vypozorovat, že ne vždy musí závod zvítězit vůz s nejrychlejší výchozí rychlostí - může se stát, že ho porazí vůz s nižší výchozí rychlostí a optimálnější strategií. Dále je zajímavé pozměnit nastavení modelu například tak, aby měly všechny vozy totožnou výchozí rychlost. Stejně tak lze parametry modelu nastavit takovým způsobem, aby se při dostatečně dlouhém závodu ukázaly jednotlivé sady pneumatik jako vyrovnané. V neposlední řadě lze z modelu vypozorovat, jak obrovský vliv může mít na výsledek závodu systém DRS, který byl do Formule 1 přidán pouze z důvodu zatraktivnění závodů. Pokud se atraktivita závodů měří pouze počtem úspěšných předjetí, pak tento systém plní svůj účel. Zároveň je však do jisté míry smutné vidět, jak například pomalejší vůz, který si brilantní strategií vydobyl průběžné první místo, o toto první místo přichází jen proto, že jako jediný nemá možnost využít DRS, neboť je na prvním místě a není před ním nikdo, kdo by mu ho "aktivoval".

Z modelu lze při vhodné konfiguraci vytvořit i paralela ke skutečným automobilovým závodům (konkrétně k závodům vozů Formule 1). Jde o konfiguraci, při které se na trati s výjimkou prvního kola prakticky nepředjíždí, a kdy jsou veškeré změny pořadí dány zastávkami v boxech. Často pak lze vidět různé shluky aut, které mají obdobnou strategii - ani jedno z nich není rychlejší než ostatní, a i do boxů jezdí společně.

Model jako takový skromně hodnotím za povedený. Cíle se naplnit podařilo - je možné provádět nespočet různých simulací a z monitorů, grafu a logů se dají vyčíst někdy zajímavé, někdy však i očekávané výsledky. Z modelu se dá vyčíst přínosnost různých strategií a při modifikaci některých parametrů se dá nalézt správné vyvážení pro jednotlivé směsi pneumatik. Model je dokonce i zajímavé jen sledovat, "závodění" je často napínavé. Programování tohoto projektu v NetLogu pro mě bylo přínosné, bylo zajímavé učit se v tomto jazyce psát algoritmy a přemýšlet v něm. Samozřejmě by model šlo vylepšit - například by nebylo od věci pokusit se optimalizovat algoritmus pro hledání cesty nebo rekurzivní algoritmus pro ukládání průběžného pořadí vozů. Zároveň by bylo zajímavé vidět nějaké rozšíření tohoto modelu, především rozšíření o kolize, různé pravděpodobnosti předjetí v různých částí tratě, simulaci spalování paliva, aj.

=Obrázky=
[[File:racing_simulation_ui.jpg|thumb|Uživatelské rozhraní simulace.]]

=Kód=
Zdrojový kód simulace: [[File:jinv00_racing_simulation.nlogo]]
Data o okruhu Bahrain International Circuit: [[File:bahrain.txt]]

=Zdroje=
* Codemasters, F1 2018 - The Official Videogame. http://www.codemasters.com/game/f1-2018/
* NetLogo 6.1.0 User Manual. http://ccl.northwestern.edu/netlogo/docs/

Simulace automobilových závodů (Netlogo)

2019-06-11T19:42:18Z

Jinv00: Vložení simulace automobilových závodů

Úvodní odstavec

=Definice problému=
'''Název simulace:''' Simulace automobilových závodů

'''Autor:''' [[User:Jinv00|Jinv00]] ([[User talk:Jinv00|talk]]) 20:41, 11 June 2019 (CET)

'''Typ modelu:''' Multiagentní

'''Modelovací nástroj:''' NetLogo

'''Popis modelu:''' Simulace pohybu závodních vozů po okruhu. Vozy jsou na začátku závodu seřazeny na startovní rovince, a po odstartování krouží po okruhu. Každý vůz má náhodně přidělenou rychlost z předem zadaného rozmezí. Rychlost vozů je kromě základní přidělené rychlosti závislá i na míře opotřebení pneumatik (opotřebovanější pneumatiky jsou pomalejší než méně opotřebované), na aktuální zvolené směsi pneumatik (měkčí směs pneumatik je rychlejší než tvrdší) a na jízdním stylu řidiče (agresivní jízdní styl je rychlejší než konzervativní). Rychlost opotřebovávání pneumatik je závislá na zvolené směsi pneumatik (měkčí směs pneumatik se opotřebovává rychleji než tvrdší) a na jízdním stylu řidiče (agresivním jízdním stylem se pneumatiky opotřebovávají rychleji než konzervativním jízdním stylem). Přezouvání pneumatik se provádí v boxové uličce, ve které musí vozy jezdit pomaleji než po samotném závodním okruhu. Zároveň pro přezouvání pneumatik platí pravidlo, že vůz nemůže přezout pneumatiky na stejnou směs pneumatik, na jaké momentálně přijel do boxů. Projede-li vůz za jiným detekční zónou pro DRS s odstupem menším než 1 sekundu (v simulaci je možné tento čas změnit), může potom v následující DRS zóně využít DRS pro krátkodobé zvýšení rychlosti.

'''Cíl simulace:''' Účelem této simulace je vytvořit zjednodušený model pohybu závodních vozů po okruhu. Z vytvořeného modelu by se dala odhadnout optimální strategie zastávek v boxech (počet zastávek, načasování zastávek, použité sady pneumatik (a jejich počet)) a optimální jízdní styl (agresivní/konzervativní). Dále simulace může sloužit k otestování různých technických pravidel a parametrů pneumatik. Například se z modelu může otestovat, jaký má vliv systém DRS (vzdálenost vozů v detekční zóně a zároveň vliv DRS na rychlost vozu) na "atraktivitu" závodů (jak moc se předjíždí). Stejně tak je možné díky modelu navrhnout takové parametry jednotlivých směsí pneumatik, aby byly jednotlivé směsi výkonnostně co nejvíce vyrovnané a aby tím pádem týmy mohly volit různé strategie. Například v současné Formuli 1 je problematika pneumatik poměrně ožehavé téma - většina týmů obvykle volí totožnou strategii a uchyluje se jen ke dvěma ze tří dostupných směsí pneumatik, protože ta třetí je v závodech z různých důvodů prakticky nepoužitelná. Nalezení správného vyvážení jednotlivých směsí pneumatik je tak pro výrobce pneumatik vyzývavý úkol.

=Metoda=
Model je vytvořen v softwaru NetLogo, který je určen především pro modelování multiagentních systémů. Díky grafickému zobrazení a množství různých monitorů a grafů nám také umožňuje měnit situaci modelu v průběhu času. K nastavení modelu posloužily především data o závodní trati Bahrain International Circuit a data z oficiální videohry Formule 1 2018. Většina proměnných v modelu je parametrizovatelná. Data o trati se nahrávají z externího souboru, je tedy poměrně snadné model otestovat i s daty jiného závodního okruhu.

=Model=
Model umožňuje načíst soubor s libovolným závodním okruhem (požadavky na formát souboru a styl zapsání jednotlivých částí okruhu do souboru viz níže). Po nastavení všech parametrů (viz parametry modelu níže) je třeba simulaci připravit tlačítkem setup (tím se načte a vykreslí okruh, vytvoří závodní vozy (agenti) a následně se vozy umístí na startovní rovinku). Samotné spuštění simulace je navázáno na tlačítko go, které závod odstartuje. Vozy budou následně kroužit po okruhu a v případě potřeby zajedou do boxů pro nové pneumatiky.

[[File:racing_monitors.jpg|thumb|Monitory zobrazující aktuální stav různých parametrů jednotlivých vozů.]]
Pro lepší přehled o tom, co se v závodě momentálně děje je možné zapnout poměrně výřečné logování do konzole (přepnutím přepínače fancy-logs do polohy On). Jednotlivé aktuální důležité hodnoty u jednotlivých vozů je možné sledovat v řadě monitorů. Pro každý vůz (s maximálním počtem 10) je připraveno celkem sedm monitorů, které pro daný vůz ukazují následující hodnoty: aktuální kolo, které vůz jede (při jistých konfiguracích modelu je možné docílit situace, ve které jsou některé vozy natolik rychlé, že jiné vozy předjedou o kolo, proto je vhodné tento parametr sledovat pro každý vůz zvlášť), aktuální nasazenou směs pneumatik, aktuální jízdní styl řidiče, celkový počet uskutečněných zastávek v boxech, aktuální opotřebení pneumatik, výchozí rychlost (náhodně přidělená, vybraná z intervalu minimální až maximální možné) a aktuální rychlost, která je vypočtena z výchozí rychlosti a aktuálních parametrů platných pro daný vůz (například dostupnost systému DRS, opotřebení pneumatik, nasazená směs pneumatik, jízdní styl řidiče, atd.).

[[File:racing_positions_plot.jpg|thumb|Graf znázorňující vývoj pořadí vozů v průběhu kol závodu.]]
Dalším velmi užitečným prvkem simulace je graf znázorňující změny pořadí v průběhu kol závodu. Na vodorovné ose jsou zobrazena jednotlivá kola závodu, svislá osa reprezentuje pořadí. Bohužel jsem v NetLogu nenašel možnost "otočit" svislou osu tak, aby nižší hodnoty začínaly nahoře a vyšší šly směrem dolů, proto je třeba tento graf číst "odspodu" - vůz na prvním místě je zobrazen dole, vůz na druhém místě je nad ním (na pozici s "funkční" hodnotou 2), a tak dále. Každý vůz má přiřazenou unikátní barvu, touto barvou je pak daný vůz v grafu reprezentován. Z tohoto grafu se dají velmi dobře vyčíst změny pořadí, v kombinaci s logy v konzoli se pak dá zjistit, zda ke změnám došlo například při zastávkách v boxech nebo čistě na trati.

==Parametry modelu==
Zde je seznam všech parametrů modelu včetně jejich popisu a výchozí hodnoty.
{| class="wikitable"
|+ align="top" | '''Parametry modelu'''
!| Název parametru || Výchozí hodnota || Popis
|-
| amount-of-laps || 20 || Počet kol závodu
|-
| amount-of-cars || 10 || Počet vozů
|-
| pit-speed || 0.0004 || Rychlost vozů v boxové uličce
|-
| lowest speed || 0.001 || Minimální výchozí rychlost vozů
|-
| highest speed || 0.00105 || Maximální výchozí rychlost vozů
|-
| drs-detection-threshold || 0.5 || Maximální (časová) vzdálenost mezi vozy pro aktivaci systému DRS v sekundách
|-
| drs-speed-adjustment || 1.5 || Míra vlivu systému DRS na rychlost vozu
|-
| max-tyre-wear || 0.4 || Minimální míra opotřebení pneumatik, při které by vůz měl zajet do boxů pro novou sadu
|-
| s-wear-rate || 0.0004 || Rychlost opotřebovávání měkké směsi pneumatik
|-
| m-wear-rate || 0.00025 || Rychlost opotřebovávání středí směsi pneumatik
|-
| h-wear-rate || 0.0001 || Rychlost opotřebovávání tvrdé směsi pneumatik
|-
| s-speed-adj || 1.05 || Míra vlivu měkké směsi pneumatik na rychlost vozu
|-
| m-speed-adj || 1 || Míra vlivu středí směsi pneumatik na rychlost vozu
|-
| h-speed-adj || 0.95 || Míra vlivu tvrdé směsi pneumatik na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-0-10 || 1 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 0 % - 10 % na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-10-20 || 0.98 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 10 % - 20 % na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-20-30 || 0.96 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 20 % - 30 % na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-30-40 || 0.94 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 30 % - 40 % na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-40-50 || 0.91 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 40 % - 50 % na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-50-60 || 0.88 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 50 % - 60 % na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-60-70 || 0.82 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 60 % - 70 % na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-70-80 || 0.75 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 70 % - 80 % na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-80-90 || 0.6 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 80 % - 90 % na rychlost vozu
|-
| speed-adjustment-for-wear-90-100 || 0.3 || Míra vlivu opotřebení pneumatik mezi 90 % - 100 % na rychlost vozu
|-
| conservative-driving-style-speed-adjustment || 0.95 || Míra vlivu konzervativního jízdního stylu řidiče na rychlost vozu
|-
| normal-driving-style-speed-adjustment || 1 || Míra vlivu vyváženého jízdního stylu řidiče na rychlost vozu
|-
| aggressive-driving-style-speed-adjustment || 1.05 || Míra vlivu agresivního jízdního stylu řidiče na rychlost vozu
|-
| conservative-style-tyre-wear-adj || 0.8 || Míra vlivu konzervativního jízdního stylu řidiče na rychlost opotřebení pneumatik
|-
| normal-style-tyre-wear-adj || 1 || Míra vlivu vyváženého jízdního stylu řidiče na rychlost opotřebení pneumatik
|-
| aggressive-style-tyre-wear-adj || 1.15 || Míra vlivu agresivního jízdního stylu řidiče na rychlost opotřebení pneumatik
|-
| driving-style-change-lap || 5 || Jednou za kolik kol má řidič mít možnost změnit svůj jízdní styl
|-
|}

==Trať==
Překvapivě jedním z nejnáročnějších úkolů při tvorbě simulace byl návrh zápisu dat o závodním okruhu do souboru. Formu zápisu dat právě do souboru jsem zvolil z toho důvodu, že je takto možné v budoucnu v simulaci pouze vyměnit vstupní soubor a simulaci tak lze provést znovu na zcela nových datech. Data o trati musejí ctít velmi specifický formát. Zde je ukázka dvou různých řádků ze souboru s daty o okruhu:

[9 1 1]

[49 1 8 10 270]

Hodnoty musí být vždy v hranatých závorkách a oddělené mezerou. Každé pole s hodnotami musí být na samostatném řádku. První, druhá i třetí hodnota pole se do souboru s daty o okruhu zapisují vždy, ostatní (čtvrtá a pátá) jsou volitelné. Nyní tedy k významu jednotlivých hodnot.

První hodnota vždy reprezentuje x-ovou souřadnici políčka (patch), druhá hodnota vždy reprezentuje y-ovou souřadnici políčka. Třetí hodnota vždy reprezentuje vlastnosti pole. Seznam vlastností s jejich číselnou reprezentací, která se do pole zapisuje, je v následující tabulce. Zároveň jsou zde zaneseny i hodnoty pole na 4. a 5. pozici, pokud se pro danou vlastnost vyplňují. Pokud se pro danou vlastnost tyto hodnoty nevyplňují, je v tabulce prázdná buňka.

{| class="wikitable"
|+ align="top" | '''Seznam možných vlastností částí trati spolu s jejich číselnými reprezentacemi'''
!| Číselná reprezentace vlastnosti || Vlastnosti || 4. hodnota pole || 5. hodnota pole
|-
| 1 || Trať || ||
|-
| 2 || Boxová ulička || ||
|-
| 3 || Trať & vjezd do boxů || Směr do boxové uličky (hodnota 0, 90, 180 nebo 270) ||
|-
| 4 || Trať & výjezd z boxů || Směr okruhu (hodnota 0, 90, 180 nebo 270) ||
|-
| 5 || Trať & detekční bod DRS || ||
|-
| 6 || Trať & DRS zóna || ||
|-
| 7 || Trať & DRS zóna & cílová páska || ||
|-
| 8 || Trať & DRS zóna & startovní rošt || Startovní pozice (hodnota 1 - 10) || Směr (hodnota 0, 90, 180 nebo 270)
|-
| 9 || Boxová ulička & cílová páska || ||
|-
|}

Vlastnosti jednotlivých částí trati jsou poměrně samovysvětlující. Pokud je daná část okruhu pouze obyčejná trať, na třetí pozici v poli s daty o daném políčku (patchi) bude hodnota 1. Pokud je zde boxová ulička, bude zde hodnota 2. Pokud je na nějakém místě trati vjezd a výjezd z boxů, trať se de facto dělí na dvě cesty, a je třeba specifikovat, ve kterém směru se kam pokračuje. Dorazí-li vůz po trati na pole s hodnotou 3 (trať a vjezd do boxů), vidí před sebou dvě cesty. Pokud potřebuje zajet do boxů, vydá se směrem, který je zadán v poli s daty na čtvrté pozici. Pokud nepotřebuje jet do boxů, pokračuje směrem, který na čtvrté pozici v poli s daty pro daný patch není. Obdobná situace nastává u výjezdu z boxové uličky. Vůz vyjíždějící z boxů potřebuje vědět, kterým směrem vede trať, aby při výjezdu z boxů náhodou nezačal kroužit v protisměru. Při tvorbě trati je dále z pochopitelných důvodů vědět, kde se nachází detekční bod DRS, DRS zóna a cílová páska (včetně cílové pásky v boxové uličce). Konečně hodnota 8 reprezentuje navíc vlastnost "startovní rošt". Na 4. pozici je třeba do pole uvést startovní pozici daného patche a na pátou pozici směr okruhu. Tyto dvě hodnoty (pro celkem až deset vozů) se využijí při umisťování vozů na startovní rošt a při jejich počáteční orientaci na okruhu.

=Výsledky a závěr=
Model je z pochopitelných důvodů pouhým zjednodušením reality. Skutečné automobilové závody samozřejmě závisí i na celé řadě dalších, v tomto modelu neuvažovaných, faktorů. I přesto nám model při různých konfigurací poskytuje zajímavé výsledky a umožňuje sledovat a porovnávat různé strategie a vliv naprogramovaných parametrů na ně. Například lze vypozorovat, že ne vždy musí závod zvítězit vůz s nejrychlejší výchozí rychlostí - může se stát, že ho porazí vůz s nižší výchozí rychlostí a optimálnější strategií. Dále je zajímavé pozměnit nastavení modelu například tak, aby měly všechny vozy totožnou výchozí rychlost. Stejně tak lze parametry modelu nastavit takovým způsobem, aby se při dostatečně dlouhém závodu ukázaly jednotlivé sady pneumatik jako vyrovnané. V neposlední řadě lze z modelu vypozorovat, jak obrovský vliv může mít na výsledek závodu systém DRS, který byl do Formule 1 přidán pouze z důvodu zatraktivnění závodů. Pokud se atraktivita závodů měří pouze počtem úspěšných předjetí, pak tento systém plní svůj účel. Zároveň je však do jisté míry smutné vidět, jak například pomalejší vůz, který si brilantní strategií vydobyl průběžné první místo, o toto první místo přichází jen proto, že jako jediný nemá možnost využít DRS, neboť je na prvním místě a není před ním nikdo, kdo by mu ho "aktivoval".

Z modelu lze při vhodné konfiguraci vytvořit i paralela ke skutečným automobilovým závodům (konkrétně k závodům vozů Formule 1). Jde o konfiguraci, při které se na trati s výjimkou prvního kola prakticky nepředjíždí, a kdy jsou veškeré změny pořadí dány zastávkami v boxech. Často pak lze vidět různé shluky aut, které mají obdobnou strategii - ani jedno z nich není rychlejší než ostatní, a i do boxů jezdí společně.

Model jako takový skromně hodnotím za povedený. Cíle se naplnit podařilo - je možné provádět nespočet různých simulací a z monitorů, grafu a logů se dají vyčíst někdy zajímavé, někdy však i očekávané výsledky. Z modelu se dá vyčíst přínosnost různých strategií a při modifikaci některých parametrů se dá nalézt správné vyvážení pro jednotlivé směsi pneumatik. Model je dokonce i zajímavé jen sledovat, "závodění" je často napínavé. Programování tohoto projektu v NetLogu pro mě bylo přínosné, bylo zajímavé učit se v tomto jazyce psát algoritmy a přemýšlet v něm. Samozřejmě by model šlo vylepšit - například by nebylo od věci pokusit se optimalizovat algoritmus pro hledání cesty nebo rekurzivní algoritmus pro ukládání průběžného pořadí vozů. Zároveň by bylo zajímavé vidět nějaké rozšíření tohoto modelu, především rozšíření o kolize, různé pravděpodobnosti předjetí v různých částí tratě, simulaci spalování paliva, aj.

=Obrázky=
[[File:racing_simulation_ui.jpg|thumb|Uživatelské rozhraní simulace.]]

=Kód=
Zdrojový kód simulace: [[File:jinv00_racing_simulation.nlogo]]
Data o okruhu Bahrain International Circuit: [[File:jinv00_bahrain.txt]]

=Zdroje=
* Codemasters, F1 2018 - The Official Videogame. http://www.codemasters.com/game/f1-2018/
* NetLogo 6.1.0 User Manual. http://ccl.northwestern.edu/netlogo/docs/

Simulace automobilových závodů (Netlogo)

2019-06-10T15:27:11Z

Jinv00: Created page with "Úvodní odstavec =Definice problému= =Metoda= =Model= =Výsledky= =Závěr= =Kód="

Úvodní odstavec

=Definice problému=

=Metoda=

=Model=

=Výsledky=

=Závěr=

=Kód=

SS 2018/2019/cs

2019-06-10T15:26:53Z

Jinv00: /* Vypracovaná témata LS 2018/2019 */

{{DISPLAYTITLE:LS 2018/2019}}

Semestrální práce (simulace) z letního semestru 2018/2019. Sem přidejte odkaz na stránku s Vaší prací.
Nejprve je třeba nechat schválit [[Assignment SS 2018/2019/cs|zadání práce]].

=Vypracovaná témata LS 2018/2019=
* [[Simulace populací včel (Netlogo)]] - Michaela Trnková
* [[Simulace šíření spalniček (Vensim)]] - Jurij Povoroznyk, povj01
* [[Optimalizace centrálního skladu (Simprocess)]] - Martin Jirsa
* [[Simulace automobilových závodů (Netlogo)]] - [[User:Jinv00|Jinv00]] ([[User talk:Jinv00|talk]]) 16:26, 10 June 2019 (CET)

File:Waymo self driving car.jpg

2019-06-09T11:31:20Z

Jinv00: Ilustrace symbolické reprezentace okolního prostředí autonomního vozidla společnosti Waymo.

== Summary ==
Ilustrace symbolické reprezentace okolního prostředí autonomního vozidla společnosti Waymo.

Assignment SS 2018/2019/cs

2019-05-05T09:52:21Z

Jinv00: Vložení zadání Simulace automobilových závodů

{{DISPLAYTITLE:Zadání LS 2018/2019}}

{{Ambox
| text = <div>
Na tuto stránku vkládejte svá zadání. Nezapomeňte se podepsat. Můžete použít <nowiki>~~~~</nowiki> (čtyři tildy) k automatickému podpisu. Používejte Ukázat náhled, abyste si prohlédli Váš výsledek před konečným odesláním.
</div>
}}

{{Ambox
| text = <div>
Prosíme, snažte se formulovat Vaše zadání pečlive. S ohledem na to, že jde o Vaši semestrální práci, očekáváme adekvátní úsilí vynaložené na zadání. Nezapomeňte, že hlavním výsledkem má být výzkumná zpráva, což znamená, že Váš simulační model musí generovat takové výsledky, které jsou konkrétní, měřitelné a ověřitelné. Pečlivě promyslete, jakým způsobem budete vyvíjet Váš model, odvoďte entity, které budete používat, nakreslete si diagram modelu, zvažte, co budete měřit. Teprve pokud máte o modelu dostatečně přesnou představu, vložte Vaše zadání. A samozřejmě, nezapomeňte si prosím přečíst [[How to deal with the simulation assignment/cs|Jak na simulace]].
</div>
}}

{{Ambox
| type = content
| text = <div>
Abychom se vyhnuli případnému budoucímu nedorozumnění, prosíme, ověřte si, že máte tučné '''schváleno''' někde v našem komentáři pod Vaším zadání. Pokud tam není '''schváleno''', znamená to, že Vaše zadání dosud schváleno nebylo.
</div>
}}

----

'''Název simulace''': Simulace sjezdovky

'''Autor''': Michal Pokorný

'''Typ modelu''': Multiagentní

'''Modelovací nástroj''': NetLogo

'''Popis Modelu''': Simulace pohybu lyžařů/snowboardistů na svahu. Účastníci simulace jsou nejdříve vyvezeni vlekem/ky na vrcholek svahu a následně v závislosti na svojí strategii sjedou svah dolů.
Simulace by řešila optimální počet a průchodnost vleků v závislosti na počtu účastníků (toto lze řešit výpočtem), počet nehod v závislosti na počtu vleků/účastníků a porovnání jednotlivých strategií účastníků (jejich rychlost) s pravděpodobností jejich srážky s jiným účastníkem.

'''Parametry modelu''':
* Velikost svahu
* Počet účastníků
* Strategie (rychlost) účastníků
* Počet a rychlost vleků

'''Možné rozšíření''': Úprk před lavinou, různé typy (rychlosti) sjezdovek, možnost pádu účastníka bez srážky s jiným účastníkem, různé obtížnosti sjezdovek (vyšší četnost pádů), vliv strategie na četnost pádů

----

'''Název simulace''': Simulace šíření spalniček

'''Autor''': Bc. Jurij Povoroznyk, povj01

'''Typ modelu''': Multiagentní

'''Modelovací nástroj''': NetLogo

'''Popis Modelu''': V České republice propukla epidemie spalniček. Tato nemoc se k nám dostal od cestovatele z Indie přímo do hlavního města Prahy. Celkově bylo nakaženo 2 000 lidí a další lidé rychle přibývají. Nakažený jedinci jsou z různých věkových kategorií. Přičemž děti v rozmezí 3–5 let jsou na tuto nemoc náchylnější a můžou této nemoci rychle podlehnout, dokonce umřít pokud nejsou již očkování. Očkovat dítě je možné minimálně od 1 roku života. Bylo zjištěno, že z celého souboru nebylo očkováno ani jednou dávkou vakcíny 39 % osob. Dvěma dávkami vakcíny bylo očkováno 42 % nakažených. Onemocnění se projevuje horečkou, rýmou, kašlem, slzícíma očima a na bukální sliznici jsou bělavé tečky se zarudlým okolím. Virus spalniček se přenáší kapénkovou infekcí. Inkubační doba spalniček je 6–19 dní, průměrně 13 dní. Infikovaní lidé jsou nakažliví ještě 4 až 5 dní před propuknutím této nemoci. Úmrtnost je velmi malá, 3 smrti z 1 000 případů. U dětí, které nedostali vakcínu a jsou nakažený touto chorobou je patřičně větší.

'''Parametry modelu''':
* Počet infikovaných
* Počet zdravých
* Počet jedinců z různých věkových kategorií
* Očkovaných jednou vakcínou, dvěma nebo žádnou
* Počet mrtvých
* Těžce nemocný jedinci

'''Cíl simulace''': Cílem tohoto modelu je určit a sledovat průběh této epidemie. Zároveň pomocí tohoto modelu lze určit, jak budou na tuto epidemii reagovat různé věkové kategorie a počet vakcín obdržených před vypuknutím epidemie. Údaje získané z této simulace by měly přesvědčit rodiče k očkování svých děti ihned jak to bude možné.

'''Možnosti rozšíření''': Model lze rozšířit o konkrétnější data - např.: typ vakcíny, absolvovaná karanténa nebo počet zdravých jedinců v rodině. Celkově se model rozšíří pokud budou adekvátní přibližná data a statistiky propuklé epidemie.

----

'''Název simulace''': Modelace populačního vývoje

'''Autor''': Bc. Josef Čekan, cekj01

'''Typ modelu''': Systémově dynamický

'''Modelovací nástroj''': Vensim

'''Popis Modelu''': Vlivy na stav populace v příštích letech se každým rokem mění, tudíž vytvořit permanentně přesný model vývoje populace není zcela možné. Zároveň existují faktory, které nelze jednoduše předpokládat jako například některé přírodní katastrofy či vypuknutí epidemií nemocí či válečného konfliktu. Můžeme však vytvořit model na základě vlivů, které částečně předpověditelné jsou. V tomto modelu bude na základě dat o porodnosti, úmrtnosti a migraci porovnán vývoj populace na jednotlivých kontinentech. Model tedy bude vývoj populace stavět na datech o porodnosti, úmrtnosti a mezinárodní migraci.

'''Parametry modelu''':
* Populace
* Migrace
* Míra porodnosti, úmrtnosti a počet migrantů

'''Cíl simulace''': Na základě získaných dat předpovědět populační vývoj a porovnat jej na úrovni kontinentů.

'''Možnosti rozšíření''': Model lze více konkretizovat (snížit abstrakci) při uvážení věkového rozdělení populace a migrantů.

::Zdravím, úloha je to pro Vensim jak dělaná a opora v reálných datech žádaná. Chtělo by ji ale rozvinout, jelikož systémová dynamika je založená na zpětných vazbách, tak aby ty vazby v tomto modelu nebyly jen jednosměrné vazby a hlavně je třeba do toho přidat faktory nahodilosti. Dalé např. migrace je až důsledek nějakho fenoménu - hlad, válka( bezpečnost) atp. Takže migrace, míra porodnosti a úmrtnosti jako endogenní proměné dobrý, ale simulaci je třeba rozšířit i o parametry, které tyto proměné ovliňují (vlastně nastavují/spouští). Všechny tyto jevy mají zase nějaké proti reakce (právě ty zpětné smyčky), které daný fenomn brzdí např. růst imigrace -> růst kriminality -> snaha zamezit imigraci. Pokud to tak bude tak pak '''schváleno'''. Pokud ne, tak u hodnocení budu dost nekompromisní.[[User:Oleg.Svatos|Oleg.Svatos]] ([[User talk:Oleg.Svatos|talk]]) 12:34, 4 May 2019 (CET)

----

'''Název simulace''': Simulace Japonské aukce

'''Autor''': Bc. Dominik Turák, turd01

'''Typ modelu''': Multiagentní

'''Modelovací nástroj''': NetLogo

'''Popis Modelu''':
* Japonská aukce je, podobně jako anglická, aukcí se zvyšující se cenou. Na rozdíl od anglické aukce zvyšování ceny nevyhlašují účastníci, ale vyvolávač. Účastníci ochotní kupovat na začátku stojí, vyvolávač postupně hlásí vyšší a vyšší cenu, kdo z účastníků již není ochoten tolik zaplatit, dá to najevo usednutím. Kdo jednou usedl, nesmí se znovu do téže dražby zapojit; tímto rysem se japonská aukce liší od anglické po strategické stránce (anglická verze umožňuje zvýšit příhoz i těm, kteří dočasně nepřihazovali).

* Tento model bude obsahovať 50 účastníkov aukce, 1 vyvolávača cien a 20 vopred určených starožitností s ich minimálnou požadovanou cenou

* starožitnosti budú objekty, ktoré:
** budú mať vopred stanovenú cenu v intervale <500 000, 2 000 000>
** budú určitého typu náhodne zvolenom z týchto 5 typov:
*** Váza
*** Kniha
*** Lampa
*** Skriňa
*** Obraz
** ich meno sa bude skladať z 2 alebo viacerých slov, pričom prvé slovo bude stále určovať typ

* vyvolávač bude 1 špeciálny agent, ktorý:
** začne na 90% požadovanej ceny za danú vec
** cenu postupne zvyšuje o 5%
** interval oznámenia zvýšenia ceny je určený náhodne v intervale 30-60 sekúnd
** každých 30 sekúnd oznámi gong => účastníci budú vedieť že cena sa každú chvíľu zvýši

* Každý účastník bude jeden agent:
** TODO
** bude zároveň aj obchodník, čo znamená že bude vedieť odhadnúť cenu tovaru => neposadí sa hneď, ako začne aukcia ak sa práve nedraží jedna z jeho vyhliadnutých vecí
** finančný kapitál v intervale <1 500 000, 2 000 000>

'''Parametry modelu''':
* 1 vyvolávač cien + 20 starožitností a ich ceny
* 50 účastníku + 7 náhodne zvolených starožitností pre každého z nich

'''Cíl simulace''': Simulovať priebeh aukcie a ukázať vplyvy rôznych faktorov na finálnu cenu produktov. Ukázať nadhodnotenú cenu produktov pri aukciách a sledovať reakcie agentov na akcie iných agentov.

'''Možnosti rozšíření''': Na výber viac typov aukcí, nastavenie počtu zákazníkov

----

'''Název simulace''': Simulace programového rezultátu politických stran

'''Autor''': Bc. David Lisý, xlisd05

'''Typ modelu''': Systémová dynamika

'''Modelovací nástroj''': Vensim

'''Popis Modelu''': Cílem simulace by bylo odhadnout jak by vypadal programový rezultát na základě různých výsledků voleb do poslanecké sněmovny. Kupříkladu když vyhrajou drtivou většinou piráti, tak by legalizace marihuany proběhla na 100%. Kdyby měli jen půlku poslanců tak kupříkladu legalizace proběhne na 50%. Když se do PS nedostanou vůbec, tak 0. Rád bych kombinoval, takže když například ANO bude mít 50%,TOP09 10% a Svobodní 30%, Radostné Česko 10% tak třeba vystoupení z EU se spíše neuskuteční

'''Parametry modelu''':
* počet politických stran
* cíle politických stran
* počet aktivních voličů
* počet získaných hlasů

'''Cíl simulace''': Zjistit výsledek programového rezultátu politických stran

'''Možnosti rozšíření''':

:: Zdravím, úplně v tom simulaci nevidím, jen vlastně vrhnete kostkama a podle nějakých smyšlených pravidel intepretujete výsledek. Pro koho by taková kalkulace reálně byla? Byl bych pro to abyste šel do nějakého reálnějšího tématu, kde pro kvatifikaci vztahů najdete nějakou oporu v realitě a jejíž výsledky je možné poměřit s realitou. Tady by mohlo vyjít cokoliv, jelikož výsledek voleb a jeho zrealizování nedokáže odhadnout nikdo.[[User:Oleg.Svatos|Oleg.Svatos]] ([[User talk:Oleg.Svatos|talk]]) 12:19, 4 May 2019 (CET)

----
'''Název''': Vytíženost posilovny

'''Autor''': Martin Matějka, xmatm82

'''Nástroj''': SIMPROCESS

'''Metoda''': Monte Carlo

'''Definice problému''':
V dnešní době je velice populární zajít si zacvičit nebo se jen tak protáhnout do pohodlné, hezky vybavené posilovny. Jelikož je tento způsob cvičení v dnešní době tak populární, je dobré vědět, jak si na tom určitá posilovna stojí z hlediska schopnosti pokrytí návševnosti. Jak z pohledu zákazníka, tak i provozního, co by mohl zlepšit.  Mají dostatek místa? Dostatek nástrojů či pomůcek na posílování? Mají všichni možnost se dojít osprchovat bez delšího čekání nebo nevázne to hnedka u vchodu při koupi vstupenky?

'''Metoda''':
V simulaci bude zahrnuta spousta entit, které budou mít na výsledné hodnoty vliv (druh zákazníka, doba návštěvy..), ale jednou z nejdůležitějčích entit je množství a frekvence návševníků přicházející do posilovny. Pro generování návštěvníků bude použit určitý algoritmus, který bude produkovat náhodná čísla, ale také bude zahrnovat učité hodnoty ze známého chování návštěvníků. Například, že v dopoledních hodinách je nevštěvnost o něco měnší a nebo o víkendech zase vyšší. Pro zanalyzování vytíženosti posilovny v čase je Monte Carlo dobrá volba.

::Zdravím, co všechno by byly tedy náhodné proměné? Na základě jakých reálných dat budete odvozovat jejich pravděpodobnostní rozdělení? (data a odvození pravděpodobnostních rozdělení musí být součástí vypracované simulace). Jak přesně bude simulace fungovat? Pozor na to, že pokud chce simulovat čekání a fronty, tak na to je Simprocess nebo případně Vensim. [[User:Oleg.Svatos|Oleg.Svatos]] ([[User talk:Oleg.Svatos|talk]]) 12:11, 4 May 2019 (CET)

----
'''Název''': Spotřeba surovin ve fastfoodu

'''Autor''': Josef Kočí

'''Nástroj''': Simprocess

'''Definice modelu''':
Protože již 4 roky pracuji ve společnosti AmRest, z pozice hlavního instruktora mám přístup k manažerským systémům, kde lze sledovat data o prodeji, počtu objednávek v různých hodinách a spotřebu jednotlivých ingrediencí. Mým cílem je část této reality zachytit v programu Simprocess, zobrazit v něm proces na jednotlivých ingrediencích, jejich objednání a naskladnění ráno, jejich průběžné vyskladňování, použití do procesu až k vydání zákazníkům. Proces tak zachytí, kolik dle simulací průměrně zůstává nevyužitých ingrediencí, jak dlouho přibližně zákazníci čekají a pokusím se případně i o analýzu zlepšení tzv. SOS (Speed of Service).

'''Data''':
Vstupní data jako množství zákazníků v jednotlivých hodinách či spotřeba ingrediencí sice budou náhodná (avšak vzájemně spolupracující), nicméně budu vycházet z reálných dat z manažerských systémů tak, aby počty objednávek na různé hodiny přibližně seděly.

----
'''Název:''' Simulace automobilových závodů

'''Autor:''' [[User:Jinv00|Jinv00]] ([[User talk:Jinv00|talk]]) 10:51, 5 May 2019 (CET)

'''Nástroj:''' Netlogo

'''Typ modelu:''' Multiagentní

'''Popis modelu:''' Simulace pohybu závodních vozů po okruhu. Vozy jsou na začátku závodu seřazeny na startovní rovince, a po odstartování krouží po okruhu. Každý vůz může mít různou (náhodně přidělenou) rychlost. Rychlost vozů je kromě základní přidělené rychlosti závislá i na míře opotřebení pneumatik (opotřebovanější pneumatiky jsou pomalejší než méně opotřebované), na aktuální zvolené směsi pneumatik (měkčí směs pneumatik je rychlejší než tvrdší) a na jízdním stylu řidiče (agresivní jízdní styl je rychlejší než konzervativní). Rychlost opotřebovávání pneumatik je závislá na zvolené směsi pneumatik (měkčí směs pneumatik se opotřebovává rychleji než tvrdší), na jízdním stylu řidiče (agresivním jízdním stylem se pneumatiky opotřebovávají rychleji než konzervativním jízdním stylem) a na vzdálenosti vozu za jiným vozem (jízda do cca 2 sekund za jiným vozem má za následek ztrátu přítlaku, pronásledující vůz tak po trati více "klouže" a tím trpí pneumatiky). Přezouvání pneumatik se provádí během pit stopů, které trvají nějaký čas (a k tomu samotná jízda boxovou uličkou je pomalejší než jízda po okruhu). Projede-li vůz za jiným detekční zónou pro DRS s odstupem menším než 1 sekundu, můžu potom v následující DRS zóně využít DRS pro krátkodobé zvýšení rychlosti. Každý vůz musí během závodu použít alespoň 2 různé směsi pneumatik.

'''Parametry modelu:'''
* Počet vozů
* Počet kol závodu
* Rychlost vozů (náhodná v intervalu od nejnižší zadané rychlosti po nejvyšší zadanou)
* Průměrná míra opotřebení jednotlivých směsí pneumatik
* Míra vlivu opotřebení pneumatik na rychlost vozu
* Míra vlivu použité směsi pneumatik na rychlost vozu
* Míra vlivu jízdního stylu řidiče na rychlost vozu
* Rychlost opotřebovávání jednotlivých směsí pneumatik
* Míra vlivu jízdního stylu řidiče na míru opotřebení pneumatik
* Míra vlivu jízdy v závěsu (do cca 2 s) za jiným vozem na opotřebení pneumatik
* Rychlost vozů v boxové uličce
* Rychlost vozů v DRS zóně
* Zvolená směs pneumatik jednotlivých vozů na startu závodu
* Počet zastávek v boxech

'''Cíl simulace:''' Simulací by se dala odhadnout optimální strategie zastávek v boxech (počet zastávek, načasování zastávek, použité sady pneumatik (a jejich počet)) a optimální jízdní styl (agresivní/konzervativní).

'''Možnosti rozšíření:''' Pravděpodobnosti předjetí v různých částech tratě (v mnou navrženém modelu rychlejší vůz vždy kdekoliv předjede pomalejší, ve skutečnosti je však předjetí nejpravděpodobnější na dlouhých rovinkách (ideálně za asistence DRS) a v zatáčkách s větší šířkou tratě; v modelu vůbec neuvažuji zdržení jednoho vozu za druhým kvůli nemožnosti ho předjet). Kolize (v mnou navrženém modelu sebou mohou jednotlivé vozy "projet" bez jakékoliv možnosti havárie). Slipstream - vůz jedoucí za jiným (především při vyšších rychlostech) může využít slipstream vznikající za pronásledovaným vozem ke zvýšení rychlosti. Různá rychlost vozů v různých částech tratě - vyšší rychlost na rovinkách, nižší v zatáčkách (v mnou navrženém modelu je rychlost vozu na celé trati vždy stejná (kromě boxové uličky a DRS zón)), k tomu by šlo přidat i různé nastavení vozů (vyšší přítlak = vyšší rychlost v zatáčkách a menší na rovinkách, nižší přítlak = nižší rychlost v zatáčkách a vyšší na rovinkách). Simulace množství paliva ve vozech (vliv jízdního stylu řidiče na spalování paliva (agresivní = rychlejší spalování paliva, konzervativní = pomalejší spalování), vliv množství paliva ve vozech na rychlost vozu (více paliva (těžší vůz) = pomalejší, méně paliva (lehčí vůz) = rychlejší) a simulace možnosti přidání tankování paliva během zastávek v boxech. Různé opotřebení jednotlivých pneumatik na voze závislé na různých nastaveních vozu (v mnou navrženém modelu se všechny pneumatiky opotřebovávají stejně a stejnou mírou, ve skutečnosti je však opotřebení pneumatik závislé na orientaci okruhu (pravotočivý/levotočivý) a na různých nastaveních vozu (přítlak předního/zadního přítlačného křídla, geometrie zavěšení, odemknutý/zamknutý diferenciál, brake bias (vyvážení brzd (přední vs zadní kola)), tlak v pneumatikách, tlak brzd, rozmístění hmotnosti (či umístění balastu), atd.)).