Prírodou inšpirované algoritmy
študijné materiály pre projekt mobilnej triedy umelej inteligencie
|
||||||||||||||||
Programová realizácia Swarmu
Knižnice
Programovo je systém Swarm realizovaný ako súbor knižníc v Objective C (objektovo orientovaný jazyk vychádzajúci z jazyka C) alebo v Jave s grafikou založenou na Tcl/Tk. Tieto knižnice obsahujú triedy opakovane použiteľných komponentov pre vytváranie modelov a analýzu, zobrazovanie a kontrolu experimentov nad týmito modelmi.
Distribuuje sa buď v podobe zdrojového kódu, alebo ako skompilované
knižnice pre jednotlivé podporované platformy. V súčasnosti existujú verzie
pre
X-Windows/Unix (Linux, SunOS, HP/UX, SGI Irix, MachTen/68k, Solaris)
a Windows 9x/2000/XP .
Systém Swarm je súborom knižníc vzájomne spolupracujúcich tried. Základom
distribúcie sú nasledujúce knižnice:
| defobj | podpora programovania Objective C v štýle Swarmu - obsahuje štandardné konvencie pre vytváranie objektov a alokáciu zdrojov, spracovanie chýb a podporu ladenia |
| collections | knižnica súborov (= rozličné objekty, ktoré "zhromažďujú" iné objekty) - obsahuje základne typy ako pole, zoznam, množina, mapa kľúčov s operáciami nad nimi ako napríklad porovnávanie prvkov a ich zotriedenie. Swarm v Jave nepoužíva collections. Nahrádza ho java.util Collections |
| activity | vykonávací mechanizmus rozvrhov - poskytuje základ dynamickej simulácie, zabezpečuje, aby sa aktivity vykonávali v správnom čase a v správnom poradí |
| objectbase | základná trieda pre simulované objekty (agenti) - zaobaľuje základné vlastnosti objektového modelu Swarmu a definuje mechanizmus sond |
| space | knižnica priestorového prostredia (momentálne sú podporované najmä 2D priestory) - napríklad celulárne automaty, difúzny priestor, mriežka |
| random | objektovo orientovaná knižnica pozostávajúca z dvoch častí, ktorými sú algoritmy generátorov pseudonáhodných čísel (v súčasnosti je ich implementovaných 36) a transformácie meniace výstup generátorov do simulovaných distribúcií (uniformná, normálna, exponenciálna, gamma, bernoulliho, boolova) |
| simtools | súbor negrafických nástrojov - napríklad ukladanie a načítavanie premenných do a zo súborov, Quicksort |
| simtoolsgui | nástroje pre interaktívne graficky orientované simulácie ako napríklad widgety pre kontrolný panel a sondy |
| gui | knižnica objektov grafického rozhrania - obsahuje napríklad graf, raster, tlačidlá, formulár, paletu |
| analysis | objekty na spracovanie dát - nástroje pre zjednodušenie práce so zobrazovaním hodnôt a ich distribúcií a na meranie vlastností ako napríklad priemer a entropia |
Okrem základných knižníc distribúcie Swarmu existujú aj knižnice vytvorené
užívateľmi. Z nich stoja za zmienku najmä dve vytvorené J.J.
Merelom:
| ga | genetické algoritmy - jedinci sú reprezentovaní binárnymi reťazcami fixnej dĺžky |
| neuro | neurónové siete - implementované sú dopredná sieť s hebbovým a s konkurenčným učením, Kohonenova samorganizačná mapa a spojitá rekurentná sieť |
Knižnice majú dve hlavné funkcie vyplývajúce z ich objektovej povahy. Knižnice sú po prvé súbormi tried, ktoré možno použiť priamou inštanciáciou. Pre mnohé objekty (najmä vysoko technické ako napr. dátová štruktúru rozvrhu) je pravdepodobné, že používateľ bude používať triedy bez zmien. Druhým spôsobom použitia je odvádzanie podtried, špecializáciou konkrétnych tried pre potreby modelu.
Widgety
Grafické užívateľské rozhranie je v súčasnosti v Swarme riešené použitím
Tcl/Tk. To je zaobalené do knižničných objektov v Objective C resp. Java, ktoré sú
jednoducho začleniteľné do vlastných aplikácií.
