Assignment SS 2024/2025/cs

From Simulace.info
Revision as of 10:25, 12 May 2025 by Smrv03 (talk | contribs)
Jump to: navigation, search

Please, put here your assignments. Do not forget to sign them. You can use ~~~~ (four tildas) for an automatic signature. Use Show preview in order to check the result before your final sumbition.

Please, strive to formulate your assignment carefully. We expect an adequate effort to formulate the assignment as it is your semestral paper. Do not forget that your main goal is a research paper. It means your simulation model must generate the results that are specific, measurable and verifiable. Think twice how you will develop your model, which entities you will use, draw a model diagram, consider what you will measure. No sooner than when you have a good idea about the model, submit your assignment. And of course, read How to deal with the simulation assignment.

Topics on gambling, cards, etc. are not welcome.

In order to avoid possible confusion, please, check if you have added approved in bold somewhere in our comment under your submission. If there is no approved, it means the assignment was not approved yet.

Criteria for evaluation of the simulation proposal

The proposal must contain:

  • What you will simulate
  • The goal of the simulation (what you analyze - i.e. not "to simulate balloon factory", but what problem should the simulation solve).
  • Who would actually use such simulation (example of such user) and how would it help him
  • What method and simulation environment you plan to use. Choose only from the development environments that we have used in the course.
  • What variables will be incorporated
  • What variables will be random
  • What exact data you will base values of your variables on
  • (In case of Monte Carlo) What exact data you will base your determination of probability distribution of your random variables on
  • What exact data you will base your formulas in the simulation (simulation behavior) on

If any of the above points are missing from the simulation proposal, the proposal is considered incomplete. Unless the proposal contains all of the above points it will not be evaluated at all (and therefore cannot be approved).

  1. Is it clear from the proposed assignment how the simulation will work?
  2. Does the simulation make sense?
  3. Is the simulation model complex enough to simulate credibly the real-world phenomenon that the simulation tries to simulate?
  4. Is the data used real and relevant for the real-world phenomenon that the simulation tries to simulate?
  5. Is the simulation feasible? (in given time by the course)

If the answer to any of the above points is no, you need to improve your proposal. Don't wait for us to tell you so - you're wasting your time.

Simulace: Evakuace šelem v pražské ZOO v případě povodně

Popis problému

Pražská zoologická zahrada se nachází v záplavovém území a v minulosti byla při povodních (např. v roce 2002 a 2013) vážně zasažena. Evakuace zvířat, zejména velkých a nebezpečných šelem, představuje logisticky i bezpečnostně náročný úkol. Zvířata musí být přepravena v co nejkratším čase, bezpečně a s minimálním stresem, zároveň je nutné chránit zaměstnance a návštěvníky. Simulace se zaměřuje na proces evakuace pavilonu šelem při náhlém zvýšení hladiny Vltavy. Výsledky mohou pomoci vedení ZOO lépe se připravit na mimořádné události.

Cíl simulace

Simulace se bude věnovat otázce: Jak rychle a efektivně lze evakuovat šelmy z ohroženého pavilonu v případě povodně? Výsledkem bude návrh optimální evakuační strategie v závislosti na různých faktorech (např. počet ošetřovatelů, kooperace zvířat, čas do zaplavení, atd.). Některá zvířata jsou více nebezpečná jiná jsou klidná.

Použití simulace

Simulace může sloužit:

  • Zaměstnancům ZOO, kteří se chtějí připravit na krizové situace
  • Studentům, kteří se učí o ochraně zvířat nebo krizovém řízení
  • Veřejnosti, která si chce udělat představu, jak taková situace vypadá a proč je důležitá příprava

Použitá metoda a prostředí

Multiagentní simulace v NetLogo, kde agenti budou zvířata, zaměstnanci (ošetřovatelé) a povodeň. Zvířata mají různé chování, velikost, agresivitu. Ošetřovatelé jsou zkušení, ale i nováčci a je jich různý počet na směnách. Povodeň může mít různé rychlosti. Prostředím je pavilon šelem v pražské ZOO. V pavilonu jsou jednotlivé expozice podle druhu zvířete. V případě, kdy hrozí evakuace jsou všechna zvířata uvnitř pavilonu.

V případě evakuace přijdou chovatelé a evakuují zvířata. Některá musí uspat, jiná ne. Zvířata přesouvají do klecí nebo boxů a převážejí pryč cestou podle zatopení. U každého zvířete je dohledatelný

Proměnné

Definované předem:

  • Počet zvířat v pavilonu, jejich velikost a druhy
  • Počet evakuačních cest
  • Rychlost záplav (kolik času je na evakuaci)
  • Počet ošetřovatelů a jejich zkušenosti (můžou být zkušení nebo nováčci, nováčci jsou pomalejší a mají vyšší pravděpodobnost minout uspávací šipkou)

Náhodné

  • kooperace zvířete (může být klidné nebo agresivní)
  • rozmístění ošetřovatelů
  • minutí uspávací šipkou
  • rozbitá klec

Data

  • výroční zprávy ZOO Praha [1]
  • mapa ZOO Praha (obrázková) [2]
  • mapa ZOO Praha [3]
  • přiklad info o zvířeti ZOO Praha [4]
  • převoz tygrů [5]
  • CITES transport guidelines [6]

Simulant

Veronika Smrčková


Simulace: Strategie hráčů ve hře v kostky dle pravidel hry Farkle

Popis problému

Cílem simulace je analyzovat a porovnat různé herní strategie ve hře Farkle (hazardní kostková hra). Dva hráči si během hry střídavě hází kostkami a snaží se získat co nejvíce bodů pomocí specifických kombinací (např. trojic, postupky, šest stejných hodnot apod.). Hráči však musí v každém tahu rozhodnout, zda pokračovat v házení (s rizikem ztráty aktuálního skóre) nebo se zastavit a body si uložit.

Každý hráč je reprezentován jako „persona“ s předdefinovanou strategií rozhodování – od konzervativního po extrémně rizikového přístupu. Tyto odlišné styly chování významně ovlivňují průběh hry, četnost výher i riziko prohry kvůli přehnané hamižnosti.

Cíl simulace

Cílem simulace je zjistit, jaké herní strategie (persony) jsou nejefektivnější v dosažení výhry ve hře Farkle. Zároveň zohledňuje spravedlnost (oba hráči mají stejný počet tahů) a umožňuje porovnávat strategie mezi sebou při opakovaném hraní stovek her. Výstupem je srovnání úspěšnosti jednotlivých přístupů a doporučení vhodné herní taktiky.

Použití simulace

Simulace může sloužit:

  • jako model rozhodování v nejistém prostředí,
  • jako prostředek pro výuku agentového modelování (např. střední školy, informatika, psychologie rozhodování),
  • pro zábavné testování, která strategie by přinesla nejvíc výher v reálné hře Farkle,
  • jako výchozí kostra pro složitější modely s učením, adaptivními hráči nebo evoluční optimalizací strategie,
  • a v neposlední řadě, jako "engine" na testování person pro mou diplomovou práci.


Použitá metoda a prostředí

Simulace je implementována v prostředí NetLogo jako dvouagentní tahový model. Hráči se střídají v házení 6 kostek, získávají body za kombinace podle pravidel Farkle (např. trojice, čtveřice, pětice, šestice, postupky) a rozhodují se, zda budou pokračovat v tahu.

Model zahrnuje:

  • různé herní strategie („persony“) – definované jako rozhodovací pravidla podle skóre, zbývajících kostek nebo náhodného faktoru,
  • počítání statistik (výhry, tahy, FARKLE chyby),
  • zajištění férovosti – druhý hráč má vždy možnost dokončit poslední tah, pokud první dosáhne vítězného skóre,
  • export výsledků a vykreslení průběhu skóre do grafu (a jiné statistické ukazetele).

Proměnné

Definované předem:

  • Cílové skóre pro výhru (např. 10 000)
  • Počet simulovaných her (např. 100 až 1000)
  • Herní strategie pro oba hráče:
    * conservative – ukládá body při ≥400
    * risky – ukládá body při ≥700
    * greedy – ukládá body při ≥1000
    * cautious – hraje opatrně (≥300 nebo málo kostek)
    * random – rozhoduje se náhodně
    * risk-averse – hraje opatrně jen pokud vede o >2000 bodů, jinak jako conservative
    * point-maximizer – pokračuje, dokud nedostane HOT DICE
    * combo-hunter – pokračuje po silných kombinacích (postupky, trojice a víc)

Náhodné:

  • Hod šesti kostkami (1–6)
  • Kombinace, které hráči získají (např. 3 stejné, postupka 1–6 atd.)
  • Výsledek rozhodnutí pokračovat/zastavit u náhodné strategie

Možná rozšíření simulace:

  • Evoluční vývoj nových strategií (např. pomocí genetického algoritmu)
  • Paměť hráčů – učení na základě předchozích neúspěchů
  • Reakce na strategii soupeře (adaptivní persona)

Data

  • [7] - oficiální pravidla hry Farkle
  • [8] - popis chování osob v pod tlakem a při riskování (persony)
  • [9] - rozdělení person a chování v různých karetních a jiných hrách
  • [10] - o strategiích rozhodování, výběru akcí, riziku a odměnách


Simulant

Jan Hlavnička hlaj13 (talk) 13:58, 8 May 2025 (CET)

Simulace: Simulace tučňáků hledajících lásku na ledové kře 🐧❤️

Popis problému

Cílem simulace je modelovat chování tučňáků během námluv na ledové kře. Tučňáci musí najít vhodného partnera pro hnízdění, přičemž čelí různým vnějším vlivům – nestabilnímu prostředí (praskající led), konkurenci ostatních tučňáků a hrozbě predátorů (např. lachtani).

Každý tučňák má specifické nastavení chování – někteří jsou spíše plachého typu, jiní jsou odvážní a aktivně oslovují potenciální partnery. Odlišný přístup k seznamování ovlivňuje jejich šanci na úspěšné spárování a přežití do hnízdní sezóny.

Cíl simulace

Simulace se zaměří na otázku: Jaký „balící styl“ (strategie chování) vede k nejvyšší šanci na nalezení partnera a založení hnízda, a jak tuto šanci ovlivňuje prostředí a přítomnost rizik? Výsledkem bude doporučení nejefektivnějších „láskových taktik“ v závislosti na kontextu (bezpečné vs. nebezpečné prostředí).

Použití simulace

Simulace může sloužit:

  • jako model sociální interakce v zábavné formě,
  • jako edukativní nástroj pro představení agentového modelování (např. na středních školách),
  • nebo jako metaforické přiblížení seznamovacích strategií ve složitém prostředí.

Použitá metoda a prostředí

Simulace bude vytvořena v prostředí NetLogo jako multiagentní model, kde každý agent (tučňák) bude reprezentovat jiný typ chování. Prostředí bude ledová kra se zónami různé stability a výskytu predátorů.

Tučňáci budou interagovat podle jednoduchých pravidel: přiblíží se k partnerovi, pokusí se o námluvy (s pravděpodobností úspěchu ovlivněnou vlastnostmi obou), a pak spolu odcházejí hnízdit (zmizí ze scény). Mohou být také ohroženi prasknutím kry nebo útokem predátora.

Proměnné

Definované předem:

  • Počet tučňáků (např. 50–100)
  • Stabilita ledu (pravděpodobnost prasknutí při stání na místě)
  • Výskyt predátorů (pravděpodobnost útoku při pohybu)
  • Rychlost pohybu a reakce

Typ chování:

  • Plachý – čeká, až ho někdo osloví
  • Odvážný – aktivně balí ostatní
  • Kombinovaný – střídá strategie


Náhodné:

  • Rozmístění tučňáků
  • Výběr preferovaného partnera (náhodně nebo podle vlastností)
  • Výsledek námluv (pravděpodobnost úspěchu podle kompatibility + typu chování)
  • Prasknutí ledové kry
  • Útok predátora

Možná rozšíření simulace:

  • Přidání „charakterových“ rysů (krása peří, zpěv, taneční dovednosti)
  • Učení – tučňák se poučí z neúspěchu a změní taktiku
  • Sezónnost – časový limit na nalezení partnera (jinak simulace končí smutným singl koncem)

Data


Simulant

Zuzana Plachá plaz03 (talk) 20:20, 7 May 2025 (CET)


Simulace: Simulace vojenské patroly a střetu s nepřítelem

Popis problému

Simulace se zabývá chováním malé vojenské jednotky (patroly), která operuje v nepřátelském teritoriu. Cílem patroly je bezpečný průchod zadanou trasou. V oblasti se ovšem mohou nacházet nepřátelské síly, které mají za úkol patrolu odhalit a zlikvidovat. Průběh mise ovlivňuje několik proměnných – velikost jednotky, dosah vidění, typ terénu, schopnost včasné reakce a počet a rozmístění nepřátel. Výsledky simulace umožní analyzovat účinnost různých taktik a rozhodovacích pravidel, které jednotka může použít při plnění mise. Zároveň mohou sloužit jako podpůrný nástroj při plánování operací nebo jako tréninková pomůcka pro rozhodování armády v rizikových situacích.

Cíl simulace

Simulace se bude věnovat zodpovězení otázky: jak různé faktory (velikost jednotky, rozmístění nepřátel, strategie pohybu) ovlivňují úspěšnost vojenské patroly při průchodu nebezpečným územím? Cílem je nalézt parametry a strategie, které vedou k nejvyšší pravděpodobnosti úspěšného dokončení mise bez ztrát. Výsledkem bude doporučení efektivních taktických rozhodnutí pro minimalizaci rizika při podobných operacích.

Použití simulace

Simulaci by mohli využít velitelé malých jednotek nebo vojenská akademie pro testování taktik v simulovaných prostředích. Model by jim dokázal vyhodnotit, jak různé strategie a složení jednotky ovlivňují šanci na úspěšné dokončení mise bez ztrát.

Použitá metoda a prostředí

Multiagentní simulace v NetLogo. Agenti v modelu budou reprezentovat členy vojenské patroly a nepřátelské jednotky. Prostředí bude představovat mapu oblasti s různými typy terénu - otevřený terén, les, kryt apod.

Proměnné

Definované předem:

  • Počet vojáků v patrole
  • Počet nepřátel
  • Typ terénu (např. podíl lesů, volného prostoru)
  • Trasa patroly (předem definovaná nebo generovaná)
  • Dosah vidění vojáků i nepřátel
  • Pravidla reakce na kontakt (útěk, útok, přivolání podpory)

Pravděpodobnosti střetu a úspěchu jsou založeny na odhadech inspirovaných vojenskými taktickými příručkami a popisech reálných situací v článcích A-Report.

Náhodné:

  • Rozmístění nepřátel v terénu
  • Zpozorování nepřítele (pravděpodobnost, že jednotka zahlédne protivníka)
  • Výsledek střetu (založen na pravděpodobnosti úspěchu v boji)
  • Chování nepřítele (např. zda se ukryje nebo přepadne)

Data

Simulant

Alexandr Sekera seka01 (talk) 15:33, 7 May 2025 (CET)

Simulace: Kontrola jízdenek v MHD

Popis problému

Simulace se zabývá procesem kontrol jízdenek ve veřejné dopravě (např. v systému MHD v Praze). Veřejná doprava je financována částečně z příjmů z jízdného. Cestování "načerno" představuje pro dopravní podnik zdroj ztrát. Proto revizoři od podniku provádějí kontroly platnosti jízdních dokladů. Z toho vyplývá otázka, jak často a jakým způsobem mají být dané kontroly prováděny, aby byly efektivní a ekonomicky dávaly smysl. Výsledky simulace umožní řízení MHD optimalizovat frekvenci kontrol, počet revizorů a tím zvýšit celkovou efektivitu inspekcí.

Cíl simulace

Simulace se bude věnovat zodpovězení otázky: jak ovlivňuje četnost kontrol objem vybraných pokut ve veřejné dopravě? Výsledkem bude doporučení efektivních inspekčních strategií pro maximalizaci vybraných pokut. Simulace také ukáže, kolik revizorů je potřeba pro dosažení požadované míry kontroly.

Použitá metoda a prostředí

Multiagentní simulace v Netlogo. Agenti v modelu budou reprezentovat pasažéry a revizory.

Proměnné

Definované předem:

  • Počet cestujících (celkově)
  • Počet revizorů
  • Výše pokuty (standardní nebo menší za platbu okamžitě)
  • Frekvence kontrol (počet provedených kontrol za minutu/hodinu)
  • Kapacita vozidla (počet cestujících z celkového čísla, kteří jsou aktuálně v kontrolovaném prostoru)

Náhodné:

  • Platnost jízdenky (zda jede pasažér "načerno")
  • Zachycení černého pasažéra (zda je neplatnost jízdenky odhalena)
  • Zaplacení pokuty (hned či později)

Data

DPP - pokuty a revizoři - výše jednotlivých pokut

DPP - vozový park - kapacity vozidel

Prague public transport inspectors handed out 250,000 fines last year - počty kontrol, pasažérů a revizorů, celková výše pokut, zaplacení pokut

Míra cestování "načerno" pro Prahu není zveřejněna oficiálně. Pro odhad poměru černých pasažérů se lze inspirovat jinými státy (UK, IT).

Simulant

Vladislav Sanin Sanv05 (talk) 21:15, 6 May 2025 (CET)

Simulace: Pavlovovo podmiňování v agentním modelu

Co budu simulovat

Simulace bude modelovat proces klasického (Pavlovova) podmiňování, kdy agent (představující psa) postupně spojuje neutrální podnět (zvonek) s přirozeným podnětem (jídlo). Výsledkem je, že agent začne reagovat podmíněnou reakcí (slinění) i v případě, že se později objeví pouze zvonek bez jídla.

Cíl simulace

Cílem simulace je analyzovat průběh učení podmíněné reakce a zjistit:

  • kolik opakování je potřeba k vytvoření podmíněné reakce,
  • jak stabilní tato reakce je v čase,
  • jak rychle dochází k vyhasnutí reakce (extinkci) při absenci posílení,
  • jak efektivní je opětovné učení (re-learning) po ztrátě reakce.

Obecně jde o pochopení mechanismů formování návyků a chování založeného na stimulaci a posilování.

Kdo by takovou simulaci mohl využít a jak by mu pomohla

Simulaci mohou využít například:

  • psychologové zabývající se behaviorálním učením,
  • učitelé při výuce základních principů behaviorismu,
  • vývojáři agentních a AI modelů, kteří chtějí simulovat jednoduché učení nebo formování návyků.

Simulace jim umožní vizuálně a experimentálně sledovat proces klasického podmiňování a analyzovat vliv různých parametrů na průběh učení.

Použitá metoda a prostředí

  • Metoda: Agentní simulace využívající jednoduchý model chování se stavovým automatem. Agent mění svůj vnitřní stav v závislosti na podnětech a historii posilování.
  • Prostředí: NetLogo

Jaké proměnné budou v simulaci

  • Počet pokusů o podmiňování
  • Zpoždění mezi zvonkem a jídlem (časování podnětů)
  • Frekvence posilování (např. 100 %, 75 %, 50 % případů s jídlem)
  • Síla podmíněné reakce (vnitřní proměnná zvyšující se učením)
  • Počet extinkčních pokusů (zvonek bez jídla)

Jaké proměnné budou náhodné

  • Pravděpodobnost, zda po zvonku následuje jídlo (při částečném posilování)
  • Malá náhodná odchylka v chování psa (např. reakční doba, úroveň slinění)

Na jakých datech budou proměnné založené

Na jakých datech jsou založeny vzorce v simulaci (chování modelu)

Chování modelu bude založeno na Rescorla-Wagnerově modelu klasického podmiňování, který kvantifikuje změnu síly asociace mezi podmíněným podnětem a nepodmíněným podnětem během jednotlivých pokusů.

Simulant

Lans06 (talk) 22:27, 6 May 2025 (CET)

Retrieved from "http://www.simulace.info/index.php?title=Assignment_SS_2024/2025/cs&oldid=26643"