Лекция
Привет, Вы узнаете о том , что такое флокирование, Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое флокирование, стайность , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Робототехника.
Стая птиц во время полета или кормления
Две стаи обычных журавлей
Стая, похожая на рой скворцов
Стая - это поведение, которое проявляется, когда группа птиц, называемая стаей, добывает пищу или летит.
Компьютерное моделирование и математические модели, которые были разработаны для имитации стайного поведения птиц, также могут обычно применяться к «стайному» поведению других видов. В результате термин «стая» в информатике иногда применяется к другим видам, кроме птиц.
Эта статья посвящена моделированию поведения флокирования. С точки зрения разработчика математических моделей, «стая» - это коллективное движение группы самоходных сущностей и коллективное поведение животных, проявляемое многими живыми существами, такими как птицы, рыба, бактерии и насекомые. Это считается эмерджентным поведением, возникающим из простых правил, которым следуют люди, и не требует какой-либо центральной координации.
Существуют параллели с стадами рыб, роением насекомых и Стадное поведение наземных животных. В зимние месяцы скворцы собираются в огромные стаи от сотен до тысяч особей, ропот, которые, когда все вместе взлетают, создают большие проявления интригующих закрученных узоров в небо над наблюдателями.
. Поведение флокирования было смоделировано на компьютере в 1987 году Крейгом Рейнольдсом с помощью его программы моделирования Boids. Эта программа имитирует простых агентов (боидов), которым разрешено перемещаться в соответствии с набором основных правил. Результат похож на стаю птиц, стаю рыб или рой насекомые.
Измерения стая птиц проводились с использованием высокоскоростных камер, и был проведен компьютерный анализ, чтобы проверить простые правила стайки, упомянутые выше. Было обнаружено, что они в целом верны в случае стая птиц, но правило притяжения на большие расстояния (сплоченность) применяется к ближайшим 5-10 соседям стекающейся птицы и не зависит от расстояния этих соседей от птицы. Кроме того, существует анизотропия в отношении этой тенденции к сцеплению, при этом большее сцепление проявляется по отношению к соседям по бокам от птицы, а не впереди или сзади. Несомненно, это связано с тем, что поле зрения летящей птицы направлено в стороны, а не прямо вперед или назад.
Другое недавнее исследование основано на анализе видеозаписей с высокоскоростной камеры стад над Римом и использует компьютерную модель, предполагающую минимальные правила поведения.
Базовые модели поведения стайки контролируются тремя простыми правилами:
С этими тремя простыми правилами стая движется чрезвычайно реалистично, создавая сложные движения и взаимодействия, которые было бы чрезвычайно сложно создать в противном случае.
Базовая модель была расширена несколькими способами с тех пор, как Рейнольдс предложил ее. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Например, Delgado-Mata et al. расширил базовую модель, чтобы включить в нее эффекты страха. Обоняние использовалось для передачи эмоций между животными с помощью феромонов, смоделированных как частицы в свободном расширяющемся газе. Хартман и Бенеш внесли в расклад дополнительную силу, которую они называют сменой руководства. Этот бычок определяет шанс птицы стать лидером и попытаться убежать. Хемельрейк и Хильденбрандт использовали притяжение, выравнивание и избегание и расширили это с помощью ряда черт настоящих скворцов: во-первых, птицы летают в соответствии с аэродинамикой неподвижного крыла, качаясь при повороте (таким образом теряя подъемную силу); во-вторых, они координируются с ограниченным числом взаимодействующих соседей из 7 (как настоящие скворцы); в-третьих, они стараются оставаться над местом для сна (как скворцы на рассвете), и когда им случается выходить из места для сна, они возвращаются к нему, поворачиваясь; в-четвертых, они движутся с относительно фиксированной скоростью. Авторы показали, что особенности летного поведения, а также большой размер стаи и небольшое количество партнеров по взаимодействию были существенными для создания изменчивой формы стай скворцов.
В моделировании стая нет централизованного управления; каждая птица ведет себя автономно. Другими словами, каждая птица должна решить для себя, какие стайки рассматривать как среду своего обитания. Обычно окружающая среда определяется как круг (2D) или сфера (3D) с определенным радиусом (представляющим радиус действия).
Базовая реализация алгоритма объединения имеет сложность 
- каждая птица просматривает всех остальных птиц, чтобы найти тех, которые попадают в ее среду.
Возможные улучшения:
, k - количество окружающих бинов для рассмотрения; как раз тогда, когда птичий ящик находится в 
Ли Спектор, Джон Кляйн, Крис Перри и изучили появление коллективного поведения в эволюционных вычислительных системах.
Бернард Шазелл. доказал, что в предположении, что каждая птица регулирует свою скорость и положение относительно других птиц в пределах фиксированного радиуса, время, необходимое для достижения устойчивого состояния, представляет собой повторяющуюся экспоненту логарифмической высоты от количества птиц. Это означает, что если количество птиц достаточно велико, время конвергенции будет настолько большим, что может быть бесконечным. Этот результат применим только к сходимости к устойчивому состоянию. Например, стрелы, выпущенные в воздух на краю стаи, вызовут реакцию всего стада быстрее, чем это можно объяснить взаимодействиями с соседями, которые замедляются из-за временной задержки в центральной нервной системе птицы - от птицы до от птицы к птице.
У людей может наблюдаться стаяподобное поведение, когда людей привлекает общая точка фокусировки или когда они отталкиваются, как показано ниже: толпа, убегающая от звука выстрелов.
В Кельне, Германия, два биолога из Университета Лидса продемонстрировали у людей стайное поведение. Группа людей демонстрировала поведение, очень похожее на поведение стада: если 5% стада изменят направление, остальные последуют их примеру. Когда один человек был обозначен как хищник, а все остальные должны были его избегать, стая вела себя очень похоже на косяк рыб.
Стая также рассматривалась как средство управления поведением беспилотных летательных аппаратов ( БПЛА).
флокирование - обычная технология в заставках, которая нашла свое применение в анимации. Флокирование использовалось во многих фильмах для создания более реалистичного движения толпы. В фильме Тима Бертона Batman Returns (1992) представлены стайки летучих мышей, а в фильме Disney Король Лев (1994) антилопа гну паническое бегство.
поведение стаи использовалось для других интересных приложений. Применен для автоматического программирования многоканальных интернет-радиостанций. Он также использовался для визуализации информации и для задач оптимизации.
Исследование, описанное в статье про флокирование, подчеркивает ее значимость в современном мире. Надеюсь, что теперь ты понял что такое флокирование, стайность и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Робототехника
Из статьи мы узнали кратко, но содержательно про флокирование
Комментарии
Оставить комментарий
Робототехника
Термины: Робототехника