Prírodou inšpirované algoritmy

Nastavenie prepojení

Všetky možnosti zadávania prepojení siete v DDLab-e a mvDDLab-e sú, vďaka dialógovému systému a snahe autora umožniť zadávanie mnohých bežných typov prepojení, ťažko v skratke popísateľné. Pozrieme sa preto len na niektoré z nich.

Po zadaní veľkosti okolia sa v pravom hornom rohu okna objaví dialóg, ktorý je znázornený na nasledujúcom obrázku. Stlačením s sa dostanete k zadávaniu špeciálnych prepojení. Prepojenia môžete načítať aj z predtým uloženého súboru pomocou príkazu l. Príkaz r vygeneruje prepojenia náhodne s rovnomerným rozdelením pravdepodobnosti. Príkazy 3, 2 a ENTER Vás zavedú k zadávaniu rovnomerných prepojení pre 3D, 2D alebo 1D DDS.

V prípade špeciálnych prepojení si najprv musíte vybrať priestorové usporiadanie siete, prípadne zvoliť prepojenia vytvárajúce hyperkocku (viď nasledujúci obázok), v závislosti od tohto výberu sa budú ďalšie dialógy mierne líšiť. Možnosť vytvorenia hyperkocky sa objaví iba v prípade, že platí k=log2n alebo k=log2n+1. Pre trojrozmernú hyperkocku teda potrebujete n=8 a k=3 alebo k=4.

Po výbere priestorového usporiadania siete sa program pýta, ako si prajete vytvoriť prepojenia medzi prvkami. Máte možnosť výberu medzi ručným zadávaním prepojení (h), rovnomernými prepojeniami v 2D alebo 1D (v prípade, že ste v predchádzajúcej výzve zadali 2D) a špeciálnym náhodným generovaním s ovplyvnením náhodnosti. Dialóg je znázornený na obrázku dole.

Vo všetkých prípadoch (okrem 1D siete) Vás potom program vyzve, aby ste zadali rozmery usporiadania buniek siete (dialóg je znázornený na nasledujúcom obrázku).

Ak ste si teda vybrali 2D sieť, musíte ešte zadať jej šírku a hĺbku (hĺbkou sa v tomto prípade myslí druhý rozmer siete - výška). V ďalšom kroku si program opäť vypýta rozmer okolia, aby ho mohol upraviť vzhľadom na dodatočné nastavenia (viď obrázok nižšie).

Ak je počet prvkov Vašej špeciálnej siete väčší ako 31, program sa prepne do módu generovania jednej oblasti atrakcie/dopredného behu. Informuje Vás o tom prostredníctvom dialógu, znázornenom na nasledujúcom obrázku.

Podľa Vášho predchádzajúceho výberu teraz nasleduje ručné zadávanie, vygenerovanie špeciálnych rovnomerných prepojení alebo náhodné generovanie.

Ručné nastavovanie prepojení vyzerá pre 24 prvkovú sieť tak, ako na nasledujúcom obrázku. Príkaz j (skok) je užitočný pri veľkých sietiach a slúži na nastavenie kurzora na zadaný prvok. Pred skokom však program najprv nastaví všetky prázdne políčka na 0 a ku každému prvku vykreslí pomocou obdĺžnikov ich výstupné stupne (histogram výstupných stupňov).

Po políčkach sa môžete pohybovať šípkami. Číslom na danom políčku určíte prepojenie aktuálneho prvku s prvkom, ktorý zadanému číslu odpovedá. Ak na prázdnom políčku stlačíte ENTER, vyplní sa náhodnou hodnotou. Po zadaní m sa prázdne políčka vyplnia nulami a zobrazí sa nasledujúca časť siete (v prípade, že nie je na súčasnej obrazovke celá), alebo sa nastavovanie prepojení ukončí. Po zadaní l si môžete nastaviť šírku aktuálneho okna (vhodné pre siete s veľkým k). q ukončí zadávanie.

Generovanie špeciálnych rovnomerných prepojení je ďalším spôsobom prepojení, ktorý si môžete vybrať. V čom spočíva výnimočnosť týchto prepojení? Pod rovnomernými prepojeniami (zanedbajme teraz niekoľko podrobností) rozumieme prepojenie každého prvku siete s jeho k najbližšími susedmi v zmysle aktuálneho priestorového usporiadania siete. Tu však môžete, napríklad, pre 2D sieť vygenerovať prepojenia tak, ako by boli vygenerované pre 1D sieť (viď pravý obrázok nižšie). Prvé priestorové usporiadanie, ktoré ste zadávali, bolo teda usporiadanie Vašej siete, druhý krát ste zadávali, vzhľadom na akú sieť sa majú generovať prepojenia.

      

Vyššie uvedené obrázky znázorňujú 2D sieť s rozmermi 6x4 prvkov, k=4. Prepojenia sú zobrazené len pre prvok so súradnicami 3,2. Na obrázku vľavo je sieť s prepojeniami generovanými vzhľadom na 2D usporiadanie, vpravo vzhľadom na 1D.

Špeciálne náhodné generovanie je poslednou z možností zadávania špecálnych prepojení medzi prvkami. Dialóg voľby je znázornený na obrázku nižšie.

Pri tejto voľbe máte nasledovné možnosti, ako ovplyvniť náhodné generovanie prepojení:

• obmedziť prepojenia každého prvku na miestnu oblasť so zadaným polomerom (confine to local zone),
• vygenerovať prepojenia ako pre CA,
• vypustiť určený počet doteraz vygenerovaných prepojení (release some wires from zone),
• potlačiť prepojenie okrajov siete (suppress periodic boundary). Tu ide o spôsob pohľadu na štruktúru siete, kde sa okrajové prvky považujú za susedov protiľahlých okrajových buniek. Tento spôsob je bežnejší a program s ním prednostne počíta. Tu však môžete prepojenie okrajov potlačiť, a to pre každú os n-rozmernej siete zvlášť: ak sa jedná o 2D sieť, pre potlačenie prepojení okrajov na vodorovnej osi, zadajte s pri výzve i:,
• vylúčiť všetky prepojenia prvku samého so sebou (exclude all selfwiring) pomocou 2, alebo naopak zabezpečiť, aby aspoň jedno prepojenie bolo samé na seba (1),
• vylúčiť opakujúce sa prepojenia (distinct wiring),
• pre každý prvok môže byť použitá rovnaká "šablóna" náhodných prepojení ( same wiring everywhere), čo by malo za následok vytvorenie akéhosi kvázi CA, pričom sa berie ohľad na predošlé zadané podmienky generovania v čo najväčšej možnej miere.

Ak ste v dialógu pre zadávanie prepojení siete zadali 3, 2 alebo ENTER, DDLab resp. mvDDLab vygeneruje rovnomerné prepojenia pre 3D, 2D alebo 1D sieť s rozmermi, aké neskôr zadáte.

Ak ste v prvej výzve zadali s a obmedzili tak program len na dopredný beh (resp. jednu oblasť atrakcie), objaví sa najprv ponuka špeciálneho módu dopredného behu s úsporou pamäte (viď obrázok dole). Táto úspora sa prejaví na obmedzení rýchlosti a možnosti iba dopredného behu. Pre počítače s viac ako 8MB pamäte je však táto možnosť nepotrebná.

Ďalej nasleduje opätovné nastavenie rozmerov siete (šírka, hĺbka prípadne výška), nastavenie okolia a vygenerovanie rovnomerných prepojení.