鱼群集群行为的建模与仿真

鱼群集群行为的建模与仿真

论文摘要

群体智能是源于自然界群居生物系统中的一种涌现智能,是指许多简单个体通过相互合作产生复杂智能行为的特性。自然界中存在着大量群居生物系统,它们表现出高度的群体智能行为。群体智能强调个体的简单性,群体的涌现性以及自下而上的研究策略。生态系统中,动物个体的行为相对简单,但当它们集群后,却能表现出复杂的群体行为。目前对群体智能的研究仍处于初级阶段,研究和掌握群体智能系统的特性与规律,具有理论和应用两个方面的重要意义。本文选择了自然界的鱼群作为研究对象,并分析了鱼群的行为和特征,通过计算机仿真方法建立了一个简单的人工鱼系统,用图形化的方式展示了鱼群游动、捕食以及繁殖等行为,通过系统运行演示鱼群复杂行为产生的过程。本文首先建立了一种基于向量的数据模型,用来描述鱼群的行为规则。模型由环境、主体、行为规则组成。环境为海洋;主体包括两类具有捕食关系的鱼类主体、食物主体、鱼钩主体;行为规则包括游动规则、觅食规则、繁殖规则、死亡规则。基于以上规则,模型尽可能地反映鱼群的主要属性。其次,利用java技术设计了人工鱼系统,每个人工鱼遵守相同的行为规则交互和游动,最终涌现出复杂的群体行为。人工鱼能很好地模拟了真实鱼类的智能行为特征。最后,基于人工鱼系统,研究了鱼群复杂行为的产生及其原因。研究结果表明,群体智能的产生依赖于个体与环境以及个体之间的交互。

论文目录

  • 中文摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 选题的背景和意义
  • 1.2 国内外研究现状
  • 1.2.1 群体智能研究
  • 1.2.2 群体智能研究应用
  • 1.2.3 鱼群集群的研究现状
  • 1.3 本文的工作
  • 第二章 群体智能理论及其研究方法
  • 2.1 群体智能概述
  • 2.2 群体智能的主要优缺点
  • 2.2.1 群体智能的主要优点
  • 2.2.2 群体智能系统的主要缺点
  • 2.3 群体智能的底层机制研究
  • 2.3.1 自组织
  • 2.3.2 间接通信
  • 2.3.3 涌现
  • 2.4 群体智能的研究方法
  • 2.5 基于主体的建模的实现方法
  • 2.5.1 利用仿真平台
  • 2.5.2 面向对象技术
  • 第三章 鱼群仿真模型描述
  • 3.1 模型描述
  • 3.2 环境描述
  • 3.3 主体描述
  • 3.3.1 鱼类主体
  • 3.3.2 食物主体
  • 3.3.3 鱼钩主体
  • 3.4 规则描述
  • 3.4.1 死亡规则描述
  • 3.4.2 游动规则描述
  • 3.4.3 觅食规则描述
  • 3.4.4 繁殖规则描述
  • 第四章 软件的设计与实现
  • 4.1 仿真软件的总体设计
  • 4.2 详细设计
  • 4.3 仿真实现
  • 第五章 模型的仿真
  • 5.1 仿真一
  • 5.2 仿真二
  • 5.3 仿真三
  • 5.4 仿真四
  • 5.5 仿真五
  • 第六章 结论及展望
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表的学术论文
  • 致谢
  • 个人简况以及联系方式
  • 相关论文文献

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