Evolucija mehkih animatov v tekmovalnem okoljuDemšar, Jure (Avtor) Lebar Bajec, Iztok (Mentor) umetno življenjeskupinsko vedenjemehka logikagenetski algoritmiinterakcija plenilec-plenSkupinsko vedenje je fascinantno področje, ki preučuje dinamiko gibanja velikih skupin podobnih si entitet. Verjetno najbolj pogosta hipoteza glede skupinskega vedenja živali pravi, da združevanje in gibanje živali v skupinah deluje kot obrambni mehanizem pred plenilci. V tej disertaciji smo za namene raziskovanja te in sorodnih hipotez razvili več tehnik računalniškega modeliranja. V prvem delu smo najprej razširili obstoječi mehki model za računalniško simulacijo letenja ptic v jati, v katerega smo dodali plenilce ter nadgradili realizem pri simuliranju vida. Nato smo implementirali tri taktike napada, ki temeljijo na vizualnem zaznavanju plenilca in omejitvah kratkotrajnega delovnega spomina. Naši rezultati kažejo, da plenilec potrebuje dalj časa za ulov, če napada plen, ki se zadržuje v skupinah, kot če napada plen, ki ga združevanje v skupine ne zanima. Iz stališča plenilca je, pri napadu na plen, ki se zadržuje v skupinah, najboljša taktika napad najbolj vizualno izoliranega izmed vidnih posameznikov. Če pa se plen ne združuje v skupine, je najboljša taktika napad najbližje vidne tarče. V naslednji fazi doktorske disertacije smo razvili računalniški model, v katerem lahko plenilci, s pomočjo simulirane evolucije, prilagajajo ročno konstruirane taktike napada ter tako povečujejo svojo uspešnost. Zanimala nas je optimalna taktika napada, ko se plen zadržuje v skupinah ter optimalna taktika napada, če plen na napad reagira z zakasnjenim odzivom. Pri zakasnjenem odzivu posamezen plen z bežanjem ne začne takoj ko plenilca opazi, ampak z odzivom počaka in nato poskuša zbežati s pomočjo hitrih in ostrih zavojev. Pristop lahko predstavlja neke vrste obrambni mehanizem, saj lahko zaradi razlike v velikosti plen običajno izvaja hitrejše in ostrejše zavoje kot plenilec. Sodeč po naših simulacijah je napredna taktika, ki smo jo poimenovali razpršilna, iz stališča plenilca najuspešnejša. Pri tej taktiki se plenilec najprej zapodi v sredino skupine plena, da jo razprši. Ko se to zgodi, plenilec napada izolirane posameznike. Simulacije z zakasnjenim odzivom plena nakazujejo, da plen lahko zniža učinkovitost plenilcev z uporabo tega obrambnega mehanizma. Pri tem je bila razpršilna taktika edina, s katero so lahko plenilci delno izničili prednosti, ki jih plenu nudi zakasnjeni odziv. S pomočjo pridobljenega znanja smo nato razvili mehki evolucijski model primeren za simuliranje evolucije skupinskega vedenja. Osredotočili smo se na simuliranje evolucije skupinskega vedenja plena, če je le-ta podvržen pritiskom s strani večjega števila plenilcev, ki pri lovu uporabljajo različne ročno načrtovane taktike napada. Pokazali smo, da se s pomočjo našega modela lahko razvije več različnih režimov skupinskega vedenja, ki so sorodni tistim, ki jih lahko opazimo v naravi (rojenje, kroženje okrog praznega jedra, usklajeno gibanje, dinamično gibanje). Ko smo pri analizi naborov pravil opazovali delež pravil, ki upošteva informacijo o plenilcih, smo opazili statistično signifikantno razliko med nabori pravil, ki se skrivajo za različnimi režimi skupinskega vedenja. Ta ugotovitev nakazuje na to, da taktike napadov, ki jih uporabljajo plenilci, verjetno vplivajo na smer evolucije vedenja plena. V zadnjem delu disertacije smo s sistematično izbiro ročno načrtovanih taktik napada analizirali, kako razni pritiski plenilcev vplivajo na evolucijo vedenja plena. Taktike napada, ki smo jih pri tem uporabili, lahko razvrstimo v dve skupini. V prvi so tiste, pred katerimi se plen lahko ubrani z združevanjem v skupine, v drugi pa tiste, pri katerih je za plen bolje, če se ne zadržuje v skupinah. V naši raziskavi je plen razvil usklajeno dinamično gibanje zgolj v primerih, ko se je razvijal, ob prisotnosti taktik iz obeh skupin sočasno in nikoli, ko so bile prisotne zgolj taktike iz ene same skupine. Rezultat nakazuje, da so konfliktni pritiski možen predpogoj za razvoj usklajenega gibanja skupin.20172017-03-31 09:25:02Doktorsko delo/naloga91371VisID: 19685COBISS_ID: 1537402563sl