基于鸟群生物特性的逃避攻击行为仿真研究

论文摘要

群集生物行为的研究是人工生命学领域的研究重点和热点之一,而其仿真模型在电影动画制作、生物学研究以及军事信息化领域都有广泛的应用。本文所提出的鸟群基于不同生物特性的逃避攻击行为模型在鸟群行为研究中具有一定的创新,对群集生物行为研究的系统性和扩展性有重要意义和推动作用。本文针对此问题展开研究,主要内容如下。首先,简要介绍了人工生命学、复杂性适应系统理论和鸟群逃避攻击的生物学特性等与本文相关的课题研究背景,并对其相关应用和开发平台进行了介绍。其次,在群集生物研究的经典模型——Reynolds模型的基础上,结合现实生活中所观察到的鸟群行为,以生物学论著《自私的基因》为生物学理论支撑,对鸟群在自私性和利他性两种生物特性影响下遭遇攻击者时的不同行为表现分别进行了详细的分析和建模实现。在保证鸟群基本模型流畅正确的前提下,对鸟群的局部行为以及整体行为模型进行了丰富和细化,以求达到生动逼真的实验效果。最后,基于模型的算法思想,对其进行了程序实现与实验验证。对鸟群在自私性和利他性影响下的受力情况、相互协作行为等进行了分析,并对这两个生物特性下的Boid平均死亡数目进行了统计。然后,将实验结果进行图表展示,并基于这些图表对实验中出现的数据现象和问题进行了相应的分析和总结。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.1.1 人工生命学
• 1.1.2 复杂适应系统理论
• 1.1.3 鸟群逃避攻击行为的生物学特性
• 1.2 相关应用
• 1.3 开发平台介绍
• 1.4 本文主要的研究工作
• 1.5 本文的组织结构
• 第二章 相关研究综述
• 2.1 典型群组模型的分析和描述
• 2.1.1 Reynolds模型
• 2.1.2 Autonomous Boid中的头鸟模型
• 2.2 群组行为仿真
• 2.2.1 人工鱼
• 2.2.2 蚁群觅食
• 第三章 基于鸟群生物特性的逃避攻击行为研究
• 3.1 基本模型
• 3.2 类的设计
• 3.3 算法设计与实现
• 3.3.1 鸟群的自私性行为算法
• 3.3.2 鸟群的利他性行为算法
• 3.4 算法复杂度分析
• 3.4.1 鸟群自私性行为的算法复杂度
• 3.4.2 鸟群利他性行为的算法复杂度
• 3.5 小结
• 第四章 基于鸟群生物特性的逃避攻击行为实验及结果
• 4.1 实验设计
• 4.2 实验结果和分析
• 4.3 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 研究工作及成果总结
• 5.2 进一步研究方向
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要研究成果