RybníkPrvoků

From Simulace.info
Revision as of 17:52, 11 June 2017 by FrantišekN (talk | contribs) (Created page with " = Zadání = '''Název simulace:''' Louže prvoků '''Předmět:''' 4IT495 Simulace systémů (LS 2016/2017) '''Autor:''' Bc. František Nushart, xnusf00 '''Typ modelu:'''...")
(diff) ← Older revision | Latest revision (diff) | Newer revision → (diff)
Jump to: navigation, search

Zadání

Název simulace: Louže prvoků

Předmět: 4IT495 Simulace systémů (LS 2016/2017)

Autor: Bc. František Nushart, xnusf00

Typ modelu: Multiagentní

Modelovací nástroj: Netlogo 6.0


Louzeprvoku.png

Definice problému

Předmětem je simulace prostředí tvořeného navzájem si soupeřícími prvoky. Na zacyklené plátno je při inicializaci simulace rozmístěno dané množství prvoků s rozdílnými počátečními vlohami ve vlastnostech jako je rychlost, velikost (ta určuje i sílu), senzorický dosah. Prvoci jsou v neustálém náhodném pohybu, který korigují v reakci na své sousedy v senzorickém dosahu. Při střetu dvou prvoků silnější vstřebá slabšího. Pozřený prvok zaniká a vítězi jsou upraveny vlastnosti (nabude na velikosti a je pomalejší). Prvoci, kteří po určitý čas nemají potravu také zanikají (u větších a silnějších je tento čas kratší). Zaměřuji se na výsledky prvoků vzhledem k nastavení počátečních vloh a v rámci zjednodušení neuvažuji další prvky prostředí a systém rozmnožování.

Cílem simulace je analyzovat, jaké počáteční vlohy jsou pro prvoky nejvýhodnější a prozkoumat dynamiku systému a vývoje vlastností v závislosti na nastavení vstupních parametrů.

Metoda

Simulace je realizována v prostředí Netlogo z důvodu kladeného důrazu na agentní přístup. Vzhledem k charakteru zkoumaného problému je poměrně obtížné dostatečně se přiblížit metrikám reálného prostředí. Pro zajištění odpovídajícího kontaktu s realitou jsem kromě přípravného, vstupního výzkumu konzultoval nastavení, interakce zkoumaných prvoků a podobu modelu se středoškolským učitelem specializujícím se na obor biologie.

Model

V tomto oddílu jsou popsány jednotlivé části modelu, jeho inicializace a počáteční nastavení s diskusí.


Agenty

V modelu jsou tři typy agentů představující:


  • trepku (Paramecium)

  • vpíjenku (Didinium)
  • amébu (Amoeba)


Každý z těchto tří druhů má následující proměnné:

  • perception - Vyjadřuje senzorický dosah pro detekci kořisti a lovce. Obor hodnot: < 1.0 ; 5.0 >
  • magnitude - Vyjadřuje velikost a současně sílu jedince. Obor hodnot: < 1.0 ; 5.0 >
  • speed - Vyjadřuje rychlost jedince. Obor hodnot: < 1.0 ; 5.0 >
  • energy - Vyjadřuje zásobu surovin potřebných pro život < 0 ; 200 >


Tyto proměnné určují počáteční vlastnosti, druhové populace.

Incializace

Základní nastavení simulace před jejím spuštěním.
 Je zadáno množství prvoků pro každý druh (Paramecium, Didinium, Amoeba).
Obor hodnot: < 0 ; 50 >

Pro každý druh jsou dále zadány výchozí hodnoty:

  • senzorický dosah (perception)
  • velikost (magnitude)
  • rychlost (speed)
  • energie (energy)


Doporučené výchozí nastavení těchto parametrů by mělo pro vhodnou reprezentaci reálných poměrů mezi třemi zkoumanými druhy prvoků respektovat, že:

  • Trepka a vpíjenka jsou rychlejší, než amoeba.
  • Trepka a vpíjenka mají lepší senzorický dosah, než amoeba.
  • Amoeba je větší, než trepka a vpíjenka.

Vygenerovaní jedinci mají zadané parametry individuálně upraveny pomocí normálního rozdělení se směrodatnou odchylkou 0.3 pro reprezentaci vnitrodruhové diverzity.

Jedinci jsou následně náhodně rozmístěni na zacyklené plátno představující naší zkoumanou louži.

Nastavené vstupní parametry:

Spuštění

Spuštěním odstartuje simulaci systému, která probíhá po jednotlivých krocích, kde agenty vždy v každém kroku vyhodnotí své okolí v senzorickém dosahu a na základě výsledku upraví směr pohybu, nebo zvolí náhodný. Následně agenty vykonají jeden přískok v závislosti na jejich rychlosti. Dále během kroku simulace agenty vyhodnocují interakce s ostatními agenty a organickými zbytky nacházejícími se na jejich poli. S pohybem je spojen úbytek energie, který se rovněž v každém kroku upravuje a následně probíhá kontrola, zda je agent naživu. V neposlední řadě se v každém kroku náhodně objevují živiny z prostředí představující rostoucí řasy.