Prírodou inšpirované algoritmy

Úvod

Reynolds vytvoril počítačový model virtuálnych jedincov, ktorých nazval boidi. Ich pohyb v priestore (na obrazovke) sa riadi uvedenými pravidlami. Na začiatku simulácie boidi chvíľu „váhajú“ a nato sa náhle zhlukujú do kŕdľa. Nech už je trajektória ťažiska kŕdľa naplánovaná akokoľvek kľukato, boidi sa držia pokope. V prípade stretnutia s prekážkou, kŕdeľ boidov sa rozdelí a za prekážkou sa zase spojí (aj živý kŕdeľ sa tak správa)...

Prvotnou myšlienkou pri vytvorení simulácie pohybu boidov bola skutočnosť , že boid má informácie len o svojom bezprostrednom okolí, a teda nemá žiadne informácie o celom kŕdli. Vytvorenie kŕdľa je výsledkom súhrnu individuálnych vlastností a poznatkov jednotlivých členov - boidov. Je to úplne decentralizovaná aktivita a výsledok je dosiahnutý agregovaním pohybov jednotlivých jedincov (vtákov). Reynoldsa pri pozorovaní kŕdľa drozdov upútal systematický pohyb kŕdľa vo vzduchu a jeho schopnosť vyhýbať sa prekážkam, ako keby bol riadený nejakým centrom. Podrobnejšie pozorovania preukázali, že celý proces je decentralizovaný, každý jedinec sa riadi jednoduchými pravidlami využívajúc iba lokálne informácie (informácie o správaní sa celého kŕdľa jedinec k dispozícii nemá). Správanie sa kŕdľa tak „emerguje“ z lokálnych akcií jedincov bez existencie nejakého vodcovského jedinca. V praxi sa tento prístup používa v animačných a modelovacích programoch pre účely filmu na modelovanie kŕdľov, časticové efekty, simulovanie chovania sa davu či riešenie dopravy v špičkách.

Obtekanie prekážok

...zaujímavý bol prípad, keď jeden boid je tak tesne obkľúčený na začiatku uhýbacieho manévru, že narazí do prekážky, chvíľu ostane „otrasený“, potom sa ale spamätá a vyrazí prudko za kŕdľom, ku ktorému sa potom pripojí...(video vo formáte AVI (390kB))

Keď je namodelované aj selektívne „vnímanie“ približovania sa k prekážke, potom je možné pozorovať okrem „obtekania“ prekážok aj výrazné zmeny smeru letu celého kŕdľa (nasledujúci obrázok). Sústredné kruhy reprezentujú vzdialenosti, v ktorých sa mení reakcia boidov na prekážku (Crombie, WWW).

Model vnímania boidov

Simulácia bola tak verná , že ornitológovia prijímajú hypotézu riadenia správania sa živého kŕdľa analogickými pravidlami. Z podobných pravidiel vychádzal aj projekt „umelých rýb“ (Tu a Terzopoulos, 1994), kde správanie sa jedinca ovplyvňovali okrem pohybu jeho druhov a blízkosti prekážok aj hodnoty troch mentálnych stavových premenných (hlad, libido a strach).