Prírodou inšpirované algoritmy

Popis DesktopGarp

DesktopGarp

DesktopGarp je softvérový balík na výskum biodiverzity a ekológie umožňujúci predikciu a analýzu distribúcie druhov v prostredí. DesktopGarp je desktopovou verziou už popísaného algoritmu GARP. Systémové požiadavky DesktopGarp sú :

• Intel/Pentium procesor
• WIndows 98 SE, ME, NT4, 2000 alebo XP
• 64 MB RAM
• 5GB diskového priestoru

Doporučená systémová konfigurácia je :

• 256 MB RAM
• 40 GB diskového priestoru ( preferovateľne SCSI disky)
• Microsoft Excel 97,2000 alebo XP
• ESRI Arcview s Spatial Analyst Extension

Inštalácia:

Inštalačný program je možné si stiahnuť priamo z domovskej stránky DesktopGarp. Po rozbolaní a spustení inštalačného súboru, stačí už len sledovať pokyny. Pre spustenie DesktopGarp je nutná aplikácia Microsoft XML Parser, ktorá je súčasťou inštalácie.

DesktopGarp prostredie

DesktopGarp má veľmi jednoduché používateľské rozhranie pozostávajúce z jedného okna v ktorom uživateľ môže špecifikovať parametre a dáta potrebné k experimentu.

Jednotlivé bloky rohrania sú ďalej bližšie popísané.

Vstup dát ( Input of Data Points)

Tento panel zabezpečuje vstup dát s výskytom daného druhu v prostredí.

Dáta je možné vložiť kliknutím na Upload Data Points, ktorý otvorí dialogové okno v ktorom je možné špecifikovať miesto na disku z ktorého sa dáta majú načítať. Podporované formáty sú CDF ( dáta oddelené čiarkou - comma delimited file), MS Excel tabuľka a ArcView formát (ShapeFiles). Dáta by mali obsahovať tri stĺpce, prvý špecifikuje výskyt druhu a ďalšie dva zemepisné údaje (zemepisnú širku a dĺžku). Príklad takéhoto dátového súboru je uvedený na obrázku ( MS Excel ako aj CDF formát):

Na panely sa následné zobrázi meno resp. skratka pre daný druh a počet dátových bodov. Taktiež je možné špecifikovať aká časť dát sa použije na trénovanie (v percentách) genetického algoritmu. V prípade, že všetky dáta sa použijú na trénovanie nie je možné vykonať test signifikancie nájdeného modelu.

Optimalizačné parametre

Optimalizačný panel je miesto, kde uživateľ môže zadávať parametre pre genetický algoritmus.

Počet iterácii v experimente ( runs per exepriment) určije koľkokrát bude bežať algoritmus pre daný druh. Limit konvergencie špecifikuje zastavujúcu podmienku pre algoritmus (convergence limit, zväčša 0.01 - 0.10). Maximálny počet iterácii (max iterations) je druhou zastavovacou podmienkou algoritmu. Taktiež je možné si vybrať ktoré typy pravidiel majú resp. nemajú byť použité v experimente. Popis jednotlivých typov pravidiel je uvedený v predošlej kapitole.

Parametre prostredia ( Enviromental layers)

Panel parametrov prostredia umožňuje uživateľovy definovať ktoré vrsvy (layers) budú vstupom algoritmu. Jednotlivé dáta su zoradené do dátových množín (datasets), každá dátová množina ma viacero parametrov.

Po vybratí konkrétnej dátovej množiny DesktopGarp vylistuje všetky jej parametre a uživateľ si môže vybrať ktoré su pre jeho experiment signifikantné. Taktiež je možné špecifikovať či sa majú pri optimalizácii použiť všetky vybrané vrstvy alebo ich kombinácie ( zväčša pri výskume dôležitosti parametrov prostredia pre daný druh).

Výstupné parametre

Panel výstupných parametrov (Output) špecifikuje miesto a formát výstupnej predikčnej mapy.

DesktopGarp podporuje tri výstupne formáty a to windows bitmap (bmp), ASCII ráster ( ASCII text format) a ESRI Arc/Info grids ( špeciálny formát ESRI). V prípade použitia formátu ESRI je nutné doinštalovať ESRI ARcView GIS ako aj ESRI Spatial Analyst Extension ( a GRID I/O knižnicu). Taktiež sa v tomto panely špecifikuje umiestnenie výstupného dátového súboru results.xls (MS Excel formát).

Projekčné dátové množiny. (Projection Datasets)

Na paneli projekčných dátových množín je možné si vybrať na ktorých dátových množinách bude prezentovaný výsledok algoritmu ( okrem dátovej množiny parametrov prostredia ktorá je prezentovaná automaticky).

Projekčné dátové množiny sú vhodné pri výskume invazívnych druhov, klimatických zmien a časových analýz.

Výstup DesktopGarp

Výstupom DekstopGarp sú jednak predikčné mapy a jednak dátový súbor vo formáte MS Excel. Predikčné mapy sú vytvárané v troch formátoch a to ako bitmapy, ASCII rastre alebo ESRI Arc/Info siete. Bitmapy sú určené hlavne uživateľom s nízko-výkonnostnými systémami, ktoré nemajú prístup ku geografickým informáciam. Príklad takejto bitmapy je uvedený na obrázku:

ASCII a ESRI formáty je nutné importovať do GIS aplikácií, ktoré dovoľujú uživateľovy ďalšiu analýzu a spracovanie dát.

Výstupný dátový súbor (MS Excel) je tabuľka obsahujúca informácie o každej úlohe, chybách, parametroch, výsledných hodntách, štatistických testoch, presnosti atď.