Як це працює
Кожен із жовтих агентів має кут напрямку і зчитує спільну сітку концентрації сліду у трьох точках, спроєктованих попереду нього: спереду-ліворуч, прямо вперед і спереду-праворуч, зі зміщенням за повзунками кута сенсора й відстані сенсора. Агент повертається до того сенсора, що зчитує найсильніший слід, робить крок вперед і залишає свіжу дозу сліду на клітинці сітки, куди потрапляє — той самий цикл «сприйняти-повернути-рухатися-відкласти», що використовується для моделювання реального здобування їжі Physarum polycephalum.
Після того, як кожен агент рухнувся, вся сітка сліду розмивається блоковим розмиттям (поширюючи феромон на сусідні клітини), а потім множиться на коефіцієнт згасання, тож старий слід зникає. Маршрути, які багато агентів продовжують підкріплювати, переживають це згасання й перетворюються на товсті, ефективні трубки; рідко використовувані сліди зникають. Джерела їжі безперервно вливають у сітку сильний атрактант, тож із часом мережа трубок, що вижила, встановлюється у майже оптимальні з'єднання між точками їжі, віддзеркалюючи знаменитий експеримент, у якому Physarum, вирощений на карті Японії, відтворив токійську залізничну мережу.
Поворот: h += turnSpeed · sign(argmax(S(-a), S(0), S(a)))
Відкладення: trail(x,y) += depositAmount
Дифузія+згасання: trail = blur3x3(trail) · diffuseAmount + trail · (1-diffuseAmount); trail *= (1 - decayRate)
Поширені запитання
Що таке Physarum polycephalum?
Physarum polycephalum — це одноклітинний слизовик, який здобуває їжу, простягаючи мережу протоплазматичних трубок по поверхні. Попри відсутність мозку чи нервової системи, він здатен розв'язувати задачі проходження лабіринтів і оптимізації мереж.
Як симуляція моделює поведінку слизовика?
Тисячі простих агентів кожен сприймає спільне поле сліду у трьох точках попереду себе, повертає до найсильнішого показника, рухається вперед і відкладає власний слід, відтворюючи цикл «сприйняти-повернути-рухатися-відкласти», що використовується в агентних моделях Physarum.
Що таке стигмергія?
Стигмергія — це непряма координація, за якої агенти спілкуються, змінюючи спільне середовище, а не через прямі сигнали. Тут агенти залишають хімічний слід, який інші агенти сприймають пізніше, дозволяючи узгодженій мережі виникнути з суто локальних правил.
Чому сліди формують ефективні мережі у формі трубок?
Шляхи, які підкріплюються багатьма агентами, згасають повільніше, ніж поповнюються, тож інтенсивно використовувані маршрути між джерелами їжі стають сильнішими, тоді як слабкі, рідко використовувані шляхи зникають, залишаючи лише найефективніші сполучні трубки.
Що таке експеримент із токійською залізничною мережею?
У відомому дослідженні 2010 року науковці розмістили Physarum на карті Токіо з вівсяними пластівцями, що позначали місця розташування міста; слизовик виростив мережу, дивовижно подібну за ефективністю та надлишковістю до реальної токійської залізничної системи.
Що роблять елементи керування кутом і відстанню сенсора?
Кут сенсора визначає, наскільки далеко ліворуч і праворуч від напрямку руху розташовані два бічні сенсори, а відстань сенсора визначає, наскільки далеко попереду всі три сенсори зчитують поле сліду; разом вони визначають, наскільки чітко й далеко попереду агенти можуть виявляти сліди.
Чому поле сліду розмивається й згасає з часом?
Щокадру сітка сліду розмивається блоковим розмиттям, щоб поширити феромон на сусідні клітини, а потім множиться на коефіцієнт згасання, що імітує фізичне розведення й хімічний розпад речовини, яка утворює слід.
Що відбувається, коли я клацаю на полотні?
Клацання розміщує нове джерело їжі в цій точці. Джерела їжі безперервно випромінюють сильний сигнал атрактанту, який агенти сприймають і рухаються до нього, тому нові трубки швидко виростають, щоб з'єднатися з будь-якою щойно розміщеною їжею.