Чому біологія?
Фізичні симуляції чудово підходять для замкнутих систем із відомими рівняннями. Біологія інша: правила розмиті, агенти адаптивні, а найцікавіші ефекти виникають із взаємодії багатьох незалежних агентів, що дотримуються локальних правил, яких вони не можуть побачити глобально.
Це робить біологію ідеальною сферою для симуляції. Вам не потрібні аналітичні розв'язки — ви запускаєте агентів, спостерігаєте за емерджентними патернами і формуєте інтуїцію, яку жодне рівняння не може легко передати.
Емерджентність у кожній демонстрації. Кожна симуляція нижче породжує поведінку, багатшу за суму своїх правил. Жоден окремий бойд не знає, що формує зграю. Жодна окрема мураха не знає, що оптимізує шлях. Жоден окремий організм не знає, що еволюціонує стратегію. Глобальний патерн виникає без центрального контролера.
Колективна поведінка
Зграйна поведінка бойдів
Класична модель Крейга Рейнольдса — три правила (розділення, вирівнювання, згуртування) породжують реалістичну зграйну поведінку для сотень агентів.
Зграя птахів (3D)
Розширена модель бойдів з уникненням хижака, полем перешкод та 3D-полотном — включно з хвилями щільності в стилі мурмурацій, коли додається агент-хижак.
Колонія мурах і феромони
Тисячі мурах прокладають феромонні стежки до джерел їжі та мурашника. Спостерігайте, як колонія спонтанно знаходить найкоротші шляхи і розв'язує задачу комівояжера на невеликих лабіринтах.
Хижак-жертва (Лотки-Вольтерри)
Агентна екологія хижак-жертва на тороїдальній сітці. Спостерігайте популяційні цикли, просторове спіралювання та випадки вимирання внаслідок налаштування коефіцієнтів народжуваності/смертності.
Еволюційна динаміка
Генетичний алгоритм
Спостерігайте, як популяція еволюціонує до цільового рішення через відбір, схрещування та мутацію. Налаштовуйте тиск відбору і частоту мутацій, щоб дослідити компроміс між дослідженням і використанням.
Еволюційна теорія ігор
Яструби і голуби. Екологія «камінь-ножиці-папір». Просторова дилема в'язня. Спостерігайте, як співпраця і зрада поширюються в популяції на решітці.
Молекулярна біологія
Згортання білка (модель HP)
Ґраткова модель HP — ланцюг гідрофобних (H) і полярних (P) залишків, що шукає конфігурації мінімальної енергії методом симульованого відпалу. Показує, чому згортання є NP-складною задачею.
Клітинні автомати
«Гра в життя» Конвея та вісім інших правил, включно з Lenia (неперервний клітинний автомат), «мозком Брайана» та мурахою Ленгтона. Малюйте початкові умови і спостерігайте, як виникає структура.
Рекомендований порядок дослідження
- Бойди — праприклад емерджентності з локальних правил
- Колонія мурах — стигмергія: інтелект через середовище
- Хижак-жертва — популяційна динаміка і хаос
- Клітинні автомати — обчислення з чистих просторових правил
- Еволюційна теорія ігор — стратегія без стратега
- Генетичний алгоритм — спрямований пошук через мутацію та відбір
- Згортання білка — чому найскладніша задача біології складна
- Зграя птахів 3D — розкрийте межі колективної поведінки