Prírodou inšpirované algoritmy

Umelý život v počítačovej animácii

Autori veria, že najlepším spôsobom ako dosiahnuť cieľ a splniť požadované kritéria, je využiť ALIFE v počítačovej animácii. Pokúsili sa vytvoriť umelé ryby. Snažili sa vytvoriť objekty živočíchov podmorského sveta so správaním čo najviac podobnému ich prirodzeným protipólom.

Všetky tieto zvieratá majú niekoľko spoločných vlastností. Najnápadnejšou je tá, že všetky zvieratá sú autonómne. Majú fyzické telo, ktoré je poháňané svalmi, majú oči a iné senzory, ktorými sledujú okolité prostredie a mozog, ktorý spracúva údaje z týchto senzorov a riadi ich správanie. Autonómia tvora je práve dôsledok práce mozgu. Žiadna vonkajšia kontrola nie je potrebná (možno iba v prípade nejakého cvičeného zvieraťa). Hlavným problémom je to, ako modelovať pohyb, vnímanie a správanie sa zvierat a ako to aplikovať na nami vytvorené umelé živočíchy.

• Modelovanie na základe fyzikálnych zákonov

Pohyb nejakej fyzickej entity je riadený z najnižšej úrovne práve fyzikálnymi zákonmi. Použitím fyzikálne založeného modelu v grafike nezaručíme len fyzikálnu realitu výsledného pohybu, ale umožníme aj automatickú animáciu objektu. Pri použití klasických metód by animácia pohybujúceho sa slona so všetkými detailmi (ako sú pohyby veľkých uší a chobota) bola ťažkým orieškom, ale pri použití dobre navrhnutého fyzikálneho modelu sa stane proces animácie automatickým.

• Simulácia fyzického tela

Zákony fyziky a biomechaniky určujú spôsob pohybu zvieraťa. Pre dosiahnutie najrealistickejšieho pohybu je najlepšie simulovať práve tieto efekty. Podľa mechaniky je zmena stavu objektu, alebo inými slovami pohyb, zapríčinená silami. Pre neživé objekty, napríklad kameň, je vo všeobecnosti pohyb zapríčinený vonkajšími silami a teda je pasívny. Na druhej strane, pohyb zvierat je zapríčinený vnútornými silami aktivovanými svalmi a je teda aktívny. Každé zviera má svoje štruktúru tela a usporiadanie svalov. Preto má každé zviera svoje charakteristické tvary pohybu. Autori preto pre svoje umelé zvieratá použili simulované fyzické telá.

• Simulácia prostredia

Pohyb zvierat nie je len dôsledkom dynamiky ich tela, ale aj dynamiky ich okolitého prostredia. V súlade s biomechanickými princípmi rôzne typy pohybov zvierat - napr. let, plávanie alebo beh, sú zapríčinené interakciou ich svalov, tela a vonkajšieho prostredia. Takže vták, ktorý letí vo vzduchu, nemôže letieť vo vode alebo vo vákuu. Preto je potrebné modelovať okrem tela aj okolité prostredie.

• Realistické vnímanie

Na prežitie v dynamickom a často nehostinnom prostredí sú zvieratá schopné prispôsobiť svoje správanie konkrétnej situácií. Mannig (1979) hovorí: "Správanie sa zvierat zahŕňa všetky procesy, ktorými zviera vníma vonkajší svet, interný stav jeho tela a odpovede na zmeny ktoré cíti." Z tohto je vidieť, že zviera bez dobrého vnímania okolia nemôže na okolie vhodne reagovať. Pre zvýšenie šancí na prežitie má veľa zvierat vyvinuté dobré zmyslové orgány, obzvlášť oči. Je to výhodné pre detekciu príležitostí získať potravu alebo dravcov vo svojom okolí. Tieto orgány majú špecifické schopnosti ale aj limitácie. Napríklad u niektorých zvierat oko vidí dobre pred seba, ku stranám však už vidí slabšie a za telo už nevidí vôbec. Preto je potrebné zahrnúť do simulácie aj schopnosti aj limitácie zmyslových orgánov.