Prírodou inšpirované algoritmy

Bludisko s jedným štartovacím bodom

Postup vlny cez bludisko

Na obrázku je vidieť ako postupuje vlna po bludisku s BZ membránami. Na každej križovatke sa vlna rozdelí. Takto prejde cez všetky body bludiska, ktoré sú spojené so štartovacím bodom(vľavo dole). Vlny sa od stien bludiska neodrážajú, sú pohlcované. Vlny sa pohybujú konštantnou rýchlosťou (2.41 + - 0.18 mm/min). Na dobrú aproximáciu šírenia vlny použijeme Huygensov princíp: "Prejde rovnakú vzdialenosť za rovnakú jednotku času pri pohybe dopredu." Video zobrazujúce postupovanie vlny cez bludisko nájdete na tomto mieste (video 866 kB).

Postupnosť obrázkov s väčším rozlíšením dovoľuje tvorbu máp, ktoré nám udávajú dĺžku cesty z hocakého bodu bludiska do cieľového bodu.

Čierno-bielo kódovaná mapa vzdialenosti

Obrázok zobrazuje čierno-bielo kódovanú mapu vzdialenosti, založenú na väčšom rozlíšení. Farby vyjadrujú koľko času ubehlo od vygenerovania vlny v štartovacom bode po dosiahnutie lokálneho maxima v každom bode bludiska. Najkratšia cesta z hocakého bodu systému do cieľového bodu je daná časom dosiahnutia tohto bodu a konštantnou rýchlosťou. Optimálny prenosový čas a vzdialenosť z každého bodu bludiska sú udané pomocou jednej šíriacej sa vlny, ktorá reprezentuje efektívnu akumuláciu informácií v paralelnom ponímaní.

Farebne kódovaná mapa vzdialenosti

Tento obrázok kóduje časovo-priestorové informácie šírenia vlny z videa, na ktoré linku nájdete na konci prvého odseku.

Časovo-priestorové informácie uvedené na predposlednom obrázku zabezpečujú základ pre určenie minimálnej cesty. Optimálna cesta z každého bodu bludiska do cieľového bodu sa dá ľahko zistiť podľa poľa rýchlostí, ktoré je generovaného určením smeru šírenia vlny v každom bode sieťky. Vektorové pole získané z posledného obrázka je na nasledujúcom obrázku:

Vektorové pole vyjadrujúce postupovanie vlny

aj s príkladmi niekoľkých optimálnych ciest. Najkratšiu cestu spojenia môžeme vyrátať z časových indexov bodov obrázka pomocou najbližších bodov označených ako t-T, kde t je čas, ktorý ubehol od vygenerovania vlny až po dosiahnutie danej pozície a T je časový prírastok medzi obrázkami.

Posledný obrázok ukazuje, že optimalizácia cesty zahŕňa lokálne znaky ako diagonálne trajektórie v koridoroch bludiska. Bludisko budeme analyzovať skôr ako 2D pole s obdĺžníkovými časťami ako množinu 1D reťazcov. Ohraničenia cesty tvorené stretom vĺn, ktoré boli predtým oddelené pomocou bariér sú takisto definované na druhom obrázku. Tieto ohraničenia obmedzujú výrazne odlišné cesty rovnakej vzdialenosti k cieľovému bodu. Bludisko je preto rozdelené do lokálnych domén, ktoré tvoria skupinu ciest, kde cesty v jednej doméne sú porovnávané s inými cestami rovnakej dĺžky z inej domény.