User:Bacj04 - Revision history

Bacj04 at 17:30, 13 June 2020

2020-06-13T17:30:32Z

Bacj04 at 17:49, 12 June 2020

2020-06-12T17:49:12Z

Bacj04: Created page with "{{DISPLAYTITLE:Simulácia zberu jahôd (Netlogo)}} Táto stránka slúži ako výskumná správa simulácie s názvom '''„Simulácia zberu jahôd“''' k semestrálnemu proj..."

2020-06-12T15:00:00Z

Created page with "{{DISPLAYTITLE:Simulácia zberu jahôd (Netlogo)}} Táto stránka slúži ako výskumná správa simulácie s názvom '''„Simulácia zberu jahôd“''' k semestrálnemu proj..."

New page

{{DISPLAYTITLE:Simulácia zberu jahôd (Netlogo)}}
Táto stránka slúži ako výskumná správa simulácie s názvom '''„Simulácia zberu jahôd“''' k semestrálnemu projektu pre predmet '''4IT495 Simulace systémů''' (LS 2019/2020) na VŠE v Prahe.

__TOC__

= Zadanie =

'''Názov simulácie''': Zber jahôd

'''Autor''': Juraj Bačovčin

'''Typ modelu''': Multiagentný

'''Modelovací nástroj''': NetLogo

'''Popis modelu''': Do prostredia tvoreného prechodnou zeleňou, ľubovoľným počtom náhodne rozmiestnených prekážok v podobe stromov a rovnako tak ľubovoľným počtom náhodne rozmiestnených jahôd sú poslaní piati vzájomne súperiaci zberači. Ako to už vyplýva z ich pomenovania, hlavným cieľom týchto zberačov je samozrejme pozbierať čo najvyšší počet jahôd skôr než sa ich zmocnia ostatní, pričom každý jeden z nich má odlišnú stratégiu. Prvý zberač menom '''Adam''' sa riadi čisto len svojimi inštinktmi a ďalšie miesto, na ktoré sa vydá, si vyberá výhradne náhodne. '''Bohumil''' k tomu pristupuje už o čosi chytrejšie a vydáva sa vždy práve za tou jahodou, ktorá sa k nemu aktuálne nachádza najbližšie. '''Cyril''' je zasa raz o niečo pripravenejší a informovanejší, vďaka čomu sa môže najskôr vybrať na miesto, kde by mal byť zhluk jahôd najväčší, všetky ich pozbierať a až tak ďalej pokračovať v zbieraní ostatných jahôd, ktoré sú pri ňom najbližšie. '''Denis''' je v porovnaní s ostatnými zákernejší a vyberá si za svoj cieľ vždy práve tú jahodu, po ktorej ide zberač nachádzajúci sa k nemu najbližšie. Na rozdiel od neho posledný zberač menom '''Erik''' postráda kompetitívneho ducha a vyberá si vždy jahodu, ktorá je k nemu najbližšie a zároveň po nej nikto iný práve nejde.

'''Parametre modelu''':
* Hustota / počet jahôd
* Hustota / počet stromov
* Veľkosť stromov (prekážok)
* Rýchlosť pohybu zberačov

'''Cieľ simulácie''': Hlavným cieľom tejto simulácie je porovnať rozdielne prístupy k zdanlivo všednej úlohe za účelom nájdenia optimálnej stratégie zberu jahôd (alebo prakticky akýchkoľvek iných surovín) v kompetitívnom prostredí. Okrem toho je však i možné sledovať, ktorá z menovaných stratégií sa teší najväčšiemu úspechu pri iných nastaveniach parametrov, prípadne aké nastavenie parametrov vykazuje najlepšie výsledky pre každého z definovaných zberačov.

'''Možnosti rozšírení''': Do modelu je možné pridať i ďalšie typy objektov (napríklad prekážky s odlišnými tvarmi), parametrov (ako napríklad miera únavnosti, na základe ktorej sa všetci zberači postupne budú spomaľovať až pokiaľ nezastanú úplne za účelom krátkeho oddychu) a v neposlednom rade i zberačov (s ďalšími stratégiami).

= Definícia problému =

= Metóda =

= Detailný popis modelu =

= Výsledky =

= Záver =

= Referencie =
<references/>

= Kód modelu =
[[doplniť súbory]] <br />
[[doplniť reporty]] <br />

@@ Line 45: / Line 45: @@
 = Detailný popis modelu =
-(...)
+[[File:bacj04_model.png|thumb|550px|right|Ukážka vytvoreného modelu]] Ako je možné vidieť i na obrázku vedľa, prostredie modelu je zložené z nasledujúcich hlavných prvkov:
+* '''Mapa''', ktorá má veľkosť 33x33 zelených dlaždíc (''patches''), neprechodné okraje (ak sa ktorýkoľvek zberač vydá dole, nemôže sa objaviť hore), päť osôb s rôznymi farbami reprezentujúcimi jednotlivých zberačov, a užívateľom zadaný počet červených kruhov znázorňujúcich jahody a stromov zohrávajúcich rolu prekážok s danou veľkosťou
-=== Komponenty modelu ===
+* '''Tlačidlá''' s názvami ''Setup'' a ''Run'', prostredníctvom ktorých je možné pripraviť prostredie mapy na simuláciu a spustiť ju (prípadne ju i pozastaviť)
+* '''Posuvníky''', ktorých nastavením je možné meniť jednotlivé parametre modelu (počet jahôd, počet stromov, veľkosť stromov, rýchlosť pohybu zberačov)
-(...)
+* '''Monitory''' zobrazujúce aktuálny počet jahôd, ktoré jednotliví zberači odlíšení farbami doposiaľ získali
 === Agenty modelu ===
-(...)
+Pre pochopenie funkcionality vytvoreného modelu sa stačí zamerať na takzvané korytnačky (''turtles''). Hoci by sa na prvý pohľad mohlo zdať, že nimi sú iba jednotliví zberači, pravdou je, že sa ich v modeli vyskytuje viac. Sú to konkrétne:
 === Parametre a obory hodnôt modelu ===
-(...)
+V aktuálnej verzii modelu je možné bez zasahovania do zdrojového kódu nastavovať nasledujúce parametre, ktoré sú definované i v zadaní:
 === Metódy modelu ===
-(...)
+Zdrojový kód modelu pozostáva z niekoľkých metód, pričom každá jedna z nich plní nejakú zásadnú funkciu. Jedná sa konkrétne o:
 === Obmedzenia modelu ===
-(...)
+Ako bolo spomenuté už vyššie, jedným z primárnych obmedzení vytvoreného modelu je nastaviteľnosť parametrov. Vzhľadom na veľkosť mapy totiž nie je možné prekročiť určité hodnoty, inak by sa stala neprechodnou a tým pádom by simulácia nemohla byť uskutočnená. V možnostiach rozšírení zadania sa navyše uvádza i možnosť doplnenia ďalších parametrov (ako napríklad miera únavnosti, na základe ktorej sa všetci zberači postupne budú spomaľovať až pokiaľ nezastanú úplne za účelom krátkeho oddychu), ktoré by mohlo byť zaujímavé implementovať, no pre časové nároky a potreby predmetu museli byť vynechané.
 = Výsledky =
-(...)
+Pred zahájením simulácie bol model v prvom rade riadne otestovaný autorom práce s rôznymi parametrami pri minimálnej rýchlosti zberačov, aby bolo možné jednoznačne overiť, že sa chovajú presne podľa očakávaní. Následne bol už prevedený samotný prieskum, a to vždy s využitím výsledkov piatich simulácií pre štyri najpodstatnejšie kombinácie parametrov (vzhľadom na to, že rýchlosť pohybu má rovnaký vplyv na všetkých zberačov, nastavenie tohto parametru možno podľa názoru autora v rámci dosiahnutia čo najpestrejších výsledkov zanedbať). Výsledky (počet jahôd, ktorý jednotlivé osoby nazbierali) je možné vidieť v nasledujúcich prehľadných tabuľkách:
 === Adamova stratégia ===
-(...)
+Niet divu, že zo všetkých zberačov dopadol Adam jednoznačne najhoršie. Stratégia kompletne náhodného výberu jahôd pravidelne obsadzuje '''posledné a predposledné miesto''', pričom iba málokedy sa jej podarí umiestniť vyššie. Nie je zároveň asi ani nijak zvlášť prekvapivé, že najväčšiemu úspechu sa Adam teší pri nižšom počte jahôd, keďže v takom prípade často záleží viac na dobrej štartovnej pozícii ako na inteligencii korytnačky. Na samotných prekážkach naopak nijak zvlášť nezáleží, pričom jednoznačne najlepšie výsledky bude Adam logicky vykazovať s jednou jedinou dostupnou jahodou a najhoršie s maximálnym počtom jahôd. Rozhodne sa teda nejedná o optimálnu stratégiu výberu.
 === Bohumilova stratégia ===
-(...)
+Bohumil je v porovnaní s Adamom už na prvý pohľad výrazne šikovnejším zberačom. Hoci je totiž jeho stratégia výberu veľmi jednoduchá, keďže spočíva čisto len v posúdení, ktorá jahoda sa pri ňom aktuálne nachádza najbližšie, teší sa pravidelnému úspechu a takmer garantovanému '''druhému miestu'''. Opäť asi nie je veľmi prekvapivé, že pri nižšom počte jahôd má o čosi horšie výsledky, keďže v takom prípade viac záleží na štartovnej pozícii a rozmiestnení prekážok. Čím viac jahôd sa však vyskytuje na mape, tým sú jeho výsledky lepšie. Jednoznačne najlepšie na tom každopádne Bohumil bol pri vysokom počte jahôd a vysokom počte menších prekážok. Jeho stratégia teda patrí medzi tie najoptimálnejšie.
 === Cyrilova stratégia ===
-(...)
+Najväčším prekvapením pre autora práce boli Cyrilove výsledky. Hoci má totiž potenciálne najkomplexnejšiu stratégiu, keďže si musí najskôr vybrať, do ktorého kvadrantu sa najviac oplatí ísť, najčastejšie okupoval až '''tretie miesto''' a pri nižšom počte jahôd sa pravidelne umiestňoval i nižšie (dvakrát dokonca na poslednom mieste). Pri nižšom počte jahôd a vysokom počte veľkých prekážok mala Cyrilova stratégia najmenej konzistentný úspech, pričom naopak pri vysokom počte jahôd sa bez ohľadu na počet a veľkosť prekážok najviac stabilizovala. Dôvod je s najvyššou pravdepodobnosťou skrátka ten, že je až príliš závislá na hustote jahôd (pokiaľ sú rozmiestnené približne rovnomerne, tak dáva väčší zmysel od samého začiatku ísť po jahodách, ktoré sa pri zberačovi nachádzajú najbližšie) a konaní konkurentov (často sa totiž stávalo, že než sa Cyril dostal na to takzvané najvýhodnejšie miesto, predbehli ho jeho súperi). Táto stratégia teda patrí medzi optimálnejšie skôr v prostredí, ktoré nie je kompetitívne.
 === Denisova stratégia ===
-(...)
+Denisova stratégia sa s tou Adamovou najčastejšie delila o '''posledné a predposledné miesto'''. Hoci totiž na prvý pohľad dáva zmysel spoliehať sa na rozhodnutia konkurencie a snažiť sa ju predbehnúť, keďže sa Denis stavia do neustáleho súboja o to, či sa k svojmu cieľu dostane skôr ako vybraný konkurent, je logické, že i najviac riskuje. Žiadne z nastaviteľných parametrov nemali nijak zvlášť veľký vplyv na úspech tohto zberača. Najlepšie sa mu bude dariť, keď si zhodou okolností vyberie toho najúspešnejšieho konkurenta, no i tak sa s najvyššou pravdepodobnosťou podľa všetkého ani raz neumiestni na prvom či druhom mieste. Jedná sa teda nepochybne o jednu z najmenej optimálnych stratégií.
 === Erikova stratégia ===
-(...)
+Erik bol nepochybne jednoznačným víťazom takmer pri akejkoľvek kombinácii parametrov, ktorý skoro vždy obsadil '''prvé alebo druhé miesto'''. Nie nadarmo sa hovorí, že kde sa dvaja bijú, tretí vyhráva. Skutočnosť, že totiž pri výbere vždy uprednostil jahodu, ktorá sa pri ňom nachádzala najbližšie a zároveň po nej nikto iný nešiel, mu zaručila, že sa k väčšine cieľov dostal ako prvý. Prekvapivo ale najlepšie výsledky vykazoval pri nižšom počte jahôd s nízkym počtom malých prekážok a vysokom počte jahôd s nízkym počtom veľkých prekážok, čo by mohlo znamenať, že na Erikovu úspešnosť mal najväčší vplyv práve spomínaný počet stromov. To však nič nemení na tom, že aj v ostatných prípadoch bol aspoň veľmi blízko prvému alebo druhému miestu, takže podľa názoru autora niet najmenších pochýb o tom, že sa vo vytvorenom modeli za akýchkoľvek okolností jedná o najkonzistentnejšiu a najoptimálnejšiu stratégiu.
-=== Zhrnutie ===
+= Záver =
-(...)
+Primárnym cieľom tejto práce bolo porovnať päť rôznych prístupov k zberu surovín reprezentovaných jahodami v kompetitívnom prostredí. Zvoleným riešením bolo vytvorenie jednoduchého multiagentového modelu znázorňujúceho zber jahôd piatimi súperiacimi osobami v lese plnom prekážok s využitím nástroja NetLogo. Hoci je výsledný model výrazným zjednodušením reality, ktorý neberie do úvahy mnohé vnútorné či vonkajšie faktory, tento cieľ je podľa názoru autora možné považovať za splnený. S ohľadom na očakávané obmedzenia sa totiž podarilo získať pomerne veľa logických informácií, ako napríklad skutočnosť, že najväčší zmysel dáva vyberať si vždy tie najbližšie umiestnené suroviny, na ktoré sa ostatní nesústredia, pričom naopak najmenší úspech bude takmer určite mať čisto náhodný postup.
-(...)
+Na vytvorený model je možné nadviazať i v budúcnosti jeho rozšírením o ďalšie nastaviteľné parametre, viacero typov máp s rozdielnymi podmienkami, iné prekážky s rôznymi vlastnosťami alebo prípadne i ľubovoľné dodatočné stratégie, ktoré by taktiež mohlo byť zaujímavé porovnať. Zmysel by taktiež podľa názoru autora práce dávalo aj zdokonalenie spomínaného vyhýbania sa prekážkam a celkovej inteligencie agentov, aby mohli včas reagovať i na komplexnejšie situácie (napríklad v prípade, že by Denis zistil, že si vybral nešikovného súpera, tak by mohol sám od seba zmeniť svoj cieľ).
 = Referencie =
@@ Line 103: / Line 124: @@
 = Kód modelu =
-[[doplniť súbory]] <br />
+[[:File:Bacj04_proj.nlogo|Odkaz na zdrojový kód vytvoreného modelu]]

@@ Line 10: / Line 10: @@
 '''Autor''': Juraj Bačovčin
-'''Typ modelu''': Multiagentný
+'''Typ modelu''': Multiagentový
 '''Modelovací nástroj''': NetLogo
@@ Line 28: / Line 28: @@
 = Definícia problému =
-= Metóda =
+Zbieranie surovín je už od nepamäti súčasťou mnohých ľudských životov. Či už sa jedná o taktický lov a zber rôznych materiálov alebo jedlých plodov z dávnych čias, ktoré údajne tvoria minimálne až 90 percent ľudskej histórie, <ref name=res1>Hewlett, Barry S. a Lamb, Michael E. ''Hunter-gatherer Childhoods: Evolutionary, Developmental, and Cultural Perspectives'' [online]. 2005. Transaction Publishers. [cit. 2020-06-12]. Dostupné z: https://books.google.cz/books/about/Hunter_gatherer_Childhoods.html?id=FLcMONS_7AwC&redir_esc=y</ref> prípadne moderné problémy spojené s algoritmami pre získavanie surovín v takzvaných strategických hrách v reálnom čase (''RTS - real-time strategy''), <ref name=res2>Christensen D., Hansen H.O., Hernandez J.P.C., Juul-Jensen L., Kastaniegaard K., Zeng Y. ''A Data-Driven Approach for Resource Gathering in Real-Time Strategy Games'' [online]. 2012. Agents and Data Mining Interaction, ADMI 2011, Lecture Notes in Computer Science, vol 7103, str. 304-315. [cit. 2020-06-12]. Dostupné z: https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-642-27609-5_19</ref> rozhodne ide o tému, ktorej prieskum so sebou môže priniesť mnoho rozdielnych potenciálnych využití. Niet preto divu, že sa jej v kontexte spolupráce na dosiahnutí čo najlepších výsledkov venuje veľa odborníkov z rôznych odvetví, no podstatne menej odborných dokumentov pojednáva o rozličných stratégiách zberu surovín v kompetitívnom prostredí. Táto práca by preto mala poslúžiť ako základ pre porovnanie vybraných dominantných prístupov k zberu materiálov, nájdenie optimálnej stratégie v zjednodušenej abstrakcii danej úlohy a zistenie, ktoré základné parametre môžu mať najväčší vplyv na ich celkovú úspešnosť.
 = Detailný popis modelu =
 = Výsledky =
 = Záver =
 = Referencie =
@@ Line 41: / Line 104: @@
 = Kód modelu =
 [[doplniť súbory]] <br />