Prírodou inšpirované algoritmy

študijné materiály pre projekt mobilnej triedy umelej inteligencie

Späť ku kurzom triedy
Obsah
Úvod
Bezkontextové L-systémy
Interpretácia
Príklady L-Systémov
Ručné farbenie L-Systémov
Stochastické L-systémy
Príklady
Stochastické
Kontextové
Parametrické
Vkladanie objektov
3D grafika
Využitie L-systémov pri modelovaní vývinu rastlín
Software
Literatúra



Ostatné kapitoly
Lindenmayerove systémy
Modelovanie ekosystémov
Dawkinsove biomorfy
Reakčno-difúzne modely
Difúzne ohraničené zhlukovanie
Voronoiove diagramy
Časticové systémy
Fibbonaciho čísla a zlatý rez


Tutoriály
 Celulárne automaty
 Morfogenéza
 Simulátory
 Evolučné algoritmy
 Chaos
 Roboty
 Rôzne


Parametrické

Pri reprezentácii niektorých štruktúr je do tejto chvíle zavedený súbor symbolov (príkazov pre korytnačku) nepostačujúci. Napríklad úsečky rôznych dĺžok a natočenie o rôzne uhly sme realizovali opakovaním príslušných symbolov. Bolo to nejako neprehľadné a naviac použiteľné len pre prípad celočíselných násobkov. Čiastočným riešením druhého problému je zavedenie špeciálnych symbolov pre zmenu aktuálneho uhla α, resp. jednotkovej dĺžky posunu o nejaký menší prírastok, ale ďalej to zhoršuje prehľadnosť zápisu. Pre vyriešenie naznačených problémov boli navrhnuté parametrické L-systémy (Lindenmayer,1974). Jednoduchšia verzia týchto systémov umožňuje symboly pre pohyb a natočenie korytnačky doplniť o číselný parameter, udávajúci hodnotu posunu, resp. natočenia. Okrem toho sú doplnené nové symboly s číselným parametrom, napríklad pre zmenu hrúbky a farby čiary.

Omnoho širšie možnosti ponúka použitie symbolických parametrov a doplnenie pravidiel o podmienkovú časť, tvorenú logickým výrazom, obsahujúcim formálny parameter. Jednému nahradzovanému symbolu potom odpovedá viac pravidiel s disjunktnými podmienkovými časťami. Výber pravidla je daný splnením jeho podmienkovej časti po dosadení skutočnej hodnoty parametra nahradzovaného symbolu.

Naznačený mechanizmus umožňuje navrhnúť modely, v ktorých sa mení charakter vývoja rastliny s postupnou zmenou nejakého parametra. Napríklad nasledujúci systém (dvojbodka oddeľuje bežnú ľavú stranu pravidla od podmienkovej časti) :

Axiom = A(0)
α = 30°
A(p) : p < P → F[+L][-L]A(p+d)
A(p) : p = P → F[+L][-L]B
B → K

generuje rastlinu s priamou stonkou, postupnosťou dvojíc listov L proti sebe a vo chvíli, keď rastúci parameter p dosiahne medznú hodnotu P, objaví sa na konci stonky kvet K. Na nasledujúcich obrázkoch sú znázornené tretia, štvrtá a piata itarácia ( P = 2 ).

O vkladaní objektov (listu, kvetu, apod.) pojednáme neskôr. Parameter p môže reprezentovať hromadenie nejakej látky, ktorá po dosiahnutí istej úrovne stimuluje rast kvetu, alebo môže tiež reprezentovať diskrétny nárast času potrebného pre vytvorenie kvetu (obidva mechanizmy boli u prírodných rastlín pozorované).

Hore
Kontakt: Marek Bundzel