有限視野在群體追逃模型中對(duì)群體行為的影響
發(fā)布時(shí)間:2019-10-23 11:55
【摘要】:集群行為(collective behavior)廣泛存在于自然界和人類(lèi)社會(huì)中,例如羊群簇?fù)碇M(jìn)入農(nóng)屋,螞蟻的移動(dòng)軌跡組織以及分工行為,魚(yú)群形成“誘餌球”的隊(duì)列行為,鳥(niǎo)群有組織地遷徙,以及細(xì)菌、細(xì)胞群體中的有趣的群體行為,另外還有人群擁堵現(xiàn)象,機(jī)器人協(xié)作等在近年受到了眾多不同學(xué)科研究者的廣泛關(guān)注以及研究。動(dòng)物的集群行為有著令人著迷的自然現(xiàn)象,尤其是其能夠自組織地通過(guò)微觀上簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)規(guī)則涌現(xiàn)出宏觀上復(fù)雜而和諧的集群動(dòng)態(tài)行為。追逃問(wèn)題屬于集群行為中的研究分支,有著悠久的研究歷史,個(gè)體數(shù)從一對(duì)一、一對(duì)多、多對(duì)一到多對(duì)多不斷發(fā)展。日本學(xué)者在2010年提出的簡(jiǎn)單追逃模型中,捕食者/獵物群體選擇最近的獵物/捕食者群體進(jìn)行捕食/逃離,結(jié)果收到了廣泛好評(píng),模型也得到了很多擴(kuò)展。本文在原模型基礎(chǔ)上,對(duì)捕食者引入了有限視野,提出了隨機(jī)行走策略以及重定位策略。結(jié)果表明,隨機(jī)行走策略下,當(dāng)捕食者只有較小視野范圍的時(shí)候,獵物種群生存時(shí)間隨著視野范圍的增加而冪律式減小。當(dāng)捕食者擁有較大視野范圍的時(shí)候,獵物種群生存時(shí)間恒為常數(shù)而不隨視野范圍的變化而變化。而在重定位策略下,種群生存時(shí)間先隨著捕食者視野范圍增大而冪律式減小,后再次不斷增大。獵物種群個(gè)體生存時(shí)間分布結(jié)果表明,在隨機(jī)行走策略下,獵物個(gè)體生存時(shí)間為雙峰分布,即存在兩個(gè)典型生存時(shí)間,而隨著捕食者視野范圍的增加,雙峰分布變?yōu)閱畏宸植?在重定位策略下,獵物個(gè)體生存時(shí)間則一直是單峰分布。對(duì)最短種群生存時(shí)間與捕食者數(shù)量之間關(guān)系的分析結(jié)果表明,在隨機(jī)行走策略下,兩者之間存在兩種冪律關(guān)系,冪指數(shù)分別為-2.3與-0.8,而在重定位策略下則只存在一種冪律關(guān)系,冪指數(shù)為-0.8。通過(guò)分析狩獵過(guò)程的能量消耗,我們發(fā)現(xiàn)在隨機(jī)行走策略下,無(wú)論獵物種群初始規(guī)模多大,最佳捕食者數(shù)量總是落在初始獵物數(shù)量6倍左右的位置。而在重定位策略下,狩獵能量消耗隨著捕食者數(shù)量的增加而線性增加,不再存在最佳捕食者數(shù)量。
【圖文】:
2.1空間環(huán)境逡逑空間環(huán)境為周期性邊界條件下的長(zhǎng)X寬為LxL的二維方格子網(wǎng)絡(luò),其中,,逡逑L=100。如圖2-1所示,周期性邊界條件指的是在方格子網(wǎng)絡(luò)中,運(yùn)動(dòng)空間無(wú)逡逑邊界,上邊界和下邊界連通,左邊界和右邊界連通,當(dāng)個(gè)體運(yùn)動(dòng)出其中的一條逡逑邊界,則其將會(huì)在另一端的邊界上重新出現(xiàn)。本文考慮個(gè)體的空間體積效應(yīng),逡逑因此方格子網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)格點(diǎn)只有兩種狀態(tài),為空或者被一個(gè)捕食者/獵物所逡逑占據(jù)。逡逑1邋!邋[邋|逡逑圖2-1具有周期邊界條件的方格子網(wǎng)絡(luò)逡逑2.2運(yùn)動(dòng)規(guī)則逡逑在方格子網(wǎng)絡(luò)中,捕食者和獵物速度大小相同,在每一時(shí)間步移動(dòng)一個(gè)格逡逑子的距離,速度方向在上下左右四個(gè)方向中以均等概率隨機(jī)選擇一個(gè)。獵物個(gè)逡逑體均擁有全局視野,即獵物可以看到空間中所有的其他個(gè)體,而捕食者個(gè)體只逡逑擁有局部視野,即只能看到其視野范圍內(nèi)的個(gè)體。逡逑在模型演化的初始狀態(tài)
2.1空間環(huán)境逡逑空間環(huán)境為周期性邊界條件下的長(zhǎng)X寬為LxL的二維方格子網(wǎng)絡(luò),其中,逡逑L=100。如圖2-1所示,周期性邊界條件指的是在方格子網(wǎng)絡(luò)中,運(yùn)動(dòng)空間無(wú)逡逑邊界,上邊界和下邊界連通,左邊界和右邊界連通,當(dāng)個(gè)體運(yùn)動(dòng)出其中的一條逡逑邊界,則其將會(huì)在另一端的邊界上重新出現(xiàn)。本文考慮個(gè)體的空間體積效應(yīng),逡逑因此方格子網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)格點(diǎn)只有兩種狀態(tài),為空或者被一個(gè)捕食者/獵物所逡逑占據(jù)。逡逑1邋!邋[邋|逡逑圖2-1具有周期邊界條件的方格子網(wǎng)絡(luò)逡逑2.2運(yùn)動(dòng)規(guī)則逡逑在方格子網(wǎng)絡(luò)中,捕食者和獵物速度大小相同,在每一時(shí)間步移動(dòng)一個(gè)格逡逑子的距離,速度方向在上下左右四個(gè)方向中以均等概率隨機(jī)選擇一個(gè)。獵物個(gè)逡逑體均擁有全局視野,即獵物可以看到空間中所有的其他個(gè)體,而捕食者個(gè)體只逡逑擁有局部視野,即只能看到其視野范圍內(nèi)的個(gè)體。逡逑在模型演化的初始狀態(tài)
【學(xué)位授予單位】:北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2017
【分類(lèi)號(hào)】:O175
本文編號(hào):2552098
【圖文】:
2.1空間環(huán)境逡逑空間環(huán)境為周期性邊界條件下的長(zhǎng)X寬為LxL的二維方格子網(wǎng)絡(luò),其中,,逡逑L=100。如圖2-1所示,周期性邊界條件指的是在方格子網(wǎng)絡(luò)中,運(yùn)動(dòng)空間無(wú)逡逑邊界,上邊界和下邊界連通,左邊界和右邊界連通,當(dāng)個(gè)體運(yùn)動(dòng)出其中的一條逡逑邊界,則其將會(huì)在另一端的邊界上重新出現(xiàn)。本文考慮個(gè)體的空間體積效應(yīng),逡逑因此方格子網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)格點(diǎn)只有兩種狀態(tài),為空或者被一個(gè)捕食者/獵物所逡逑占據(jù)。逡逑1邋!邋[邋|逡逑圖2-1具有周期邊界條件的方格子網(wǎng)絡(luò)逡逑2.2運(yùn)動(dòng)規(guī)則逡逑在方格子網(wǎng)絡(luò)中,捕食者和獵物速度大小相同,在每一時(shí)間步移動(dòng)一個(gè)格逡逑子的距離,速度方向在上下左右四個(gè)方向中以均等概率隨機(jī)選擇一個(gè)。獵物個(gè)逡逑體均擁有全局視野,即獵物可以看到空間中所有的其他個(gè)體,而捕食者個(gè)體只逡逑擁有局部視野,即只能看到其視野范圍內(nèi)的個(gè)體。逡逑在模型演化的初始狀態(tài)
2.1空間環(huán)境逡逑空間環(huán)境為周期性邊界條件下的長(zhǎng)X寬為LxL的二維方格子網(wǎng)絡(luò),其中,逡逑L=100。如圖2-1所示,周期性邊界條件指的是在方格子網(wǎng)絡(luò)中,運(yùn)動(dòng)空間無(wú)逡逑邊界,上邊界和下邊界連通,左邊界和右邊界連通,當(dāng)個(gè)體運(yùn)動(dòng)出其中的一條逡逑邊界,則其將會(huì)在另一端的邊界上重新出現(xiàn)。本文考慮個(gè)體的空間體積效應(yīng),逡逑因此方格子網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)格點(diǎn)只有兩種狀態(tài),為空或者被一個(gè)捕食者/獵物所逡逑占據(jù)。逡逑1邋!邋[邋|逡逑圖2-1具有周期邊界條件的方格子網(wǎng)絡(luò)逡逑2.2運(yùn)動(dòng)規(guī)則逡逑在方格子網(wǎng)絡(luò)中,捕食者和獵物速度大小相同,在每一時(shí)間步移動(dòng)一個(gè)格逡逑子的距離,速度方向在上下左右四個(gè)方向中以均等概率隨機(jī)選擇一個(gè)。獵物個(gè)逡逑體均擁有全局視野,即獵物可以看到空間中所有的其他個(gè)體,而捕食者個(gè)體只逡逑擁有局部視野,即只能看到其視野范圍內(nèi)的個(gè)體。逡逑在模型演化的初始狀態(tài)
【學(xué)位授予單位】:北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2017
【分類(lèi)號(hào)】:O175
【參考文獻(xiàn)】
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1 陳龍;趙民;康永來(lái);韓松;高華宇;;追逃問(wèn)題的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析[J];導(dǎo)彈與航天運(yùn)載技術(shù);2016年02期
2 齊征;韓戰(zhàn)鋼;;遮擋環(huán)境中的群體追逃行為研究[J];北京師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2015年01期
本文編號(hào):2552098
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