Prírodou inšpirované algoritmy
študijné materiály pre projekt mobilnej triedy umelej inteligencie
Definícia
Roj (swarm) je definovaný ako množina (mobilných) agentov, ktorí podliehajú vzájomnej komunikácii, či už priamej alebo nepriamej (zásahom do ich lokálneho prostredia), a ktorí spoločne riešia nejakú distribuovanú úlohu. V tejto vete sa poukazuje na funkčnú samoorganizáciu, ktorá sa vynára z vnútornej dynamiky roja a jeho interakcií s prostredím. Funkčnosť roja spôsobuje jednak zrod funkčných kolektívnych vzorov, ktoré charakterizujú rôznorodosť a časovo-priestorovú organizáciu agentov roja a tiež paralelnú organizáciu hmotných prvkov v prostredí nad ktorým každý agent pôsobí.
Kolektívny problém a jeho riešenie
Ak chceme kolektívny problém riešiť je nutné ho popísať nejakým modelom. Jedným z nich môže byť popis definovaný pozíciou agentov (či už biologických alebo umelých), kde funkčný výstup je popísaný ako cieľ. Iný prístup si zase môže predstaviť tento problém ako množinu cieľov ohraničení a pravidiel na prechádzanie z počiatočného stavu do koncového, s ohľadom na roj a prostredie. Je hodné poznamenať, že táto definícia nezahŕňa len roj ale aj agenta "samotára".Roj je charakterizovaný kolektívnym riešením problému. Závisí na tom či uvažujeme o umelom alebo biologickom systéme. V takom prípade budeme k problému pristupovať odlišný spôsobmi:
- Keď si predstavíme umelý systém, problém si možno predstaviť pred návrhom roja, ktorý vznikne zavedením pravidiel do systému, riešiac tak problém v danom prostredí.
- Keď uvažujeme biologicky systém, špecifikácia problému je totožná s identifikáciou určitej biologickej funkcie.
Riešenie problému si môžeme v obidvoch prípadoch predstaviť ako konkrétny stav systému (prostredie + roj), prostredníctvom ktorého nájdeme hľadaný funkčný výsledok. Ak existuje pre daný problém viac riešení, znamená to že daný cieľ je kompatibilný s niekoľkými stavmi systému vytvoreného rojom a prostredím. Takže "kolektívne riešenie problému" leží v štrukturálnom procese spoluvývoja medzi rojom a prostredím, v ktorom funkčný výstup je popísaný ako požadovaný cieľ.