Simulação de vida artificial num ecossistema
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1. n 43 6 2 Conclus es do desenvolvimento do trabalho e aplicabilidade de SMA ao cenario Dl ODOS O sasssasasssas apare e irinn SETEN asas Raras 46 7 Melhoramentos ensencboRHDEPMEFREERRRETRGERERERSSERER RERERRRSRPEDRA E REELNP US 48 o ROW O ATARA 49 01 BIDIOSI ODIO e EEE EE E EEEE EEEE E E EE 49 Dado OWAE pirea E a unidade sabado 49 8 3 Elementos do grupo ssesessesscsecsecseesecesesoceeseceeesocseeseceees 50 M MEER EEE E EEEE E E 51 ER Universidade do Porto Simula o de vida artificial num ecossistema AP 5 Faculdade de tod F EUP Engenharia Indice de figuras Ilustra o 1 Diagrama da arquitectura do repast 7 Ilustra o 2 Diagrama de actividades dos coelhos 10 Ilustra o 3 Diagrama de actividades das raposas 11 Ilustra o 4 Diagrama de actividades do ciclo de reproducao 13 Ilustra o 5 Descri o das classes cecceccercercer eres cersces censos 17 Ilustra o 6 Diagrama de sequ ncia ecce 18 Ilustra o 7 Diagrama de classes UML cce eee neces 19 Ilustra o 8 Grafico do espa o eee 21 Ilustra o 9 Grafico Tribos agentes csceeeeee nnne 22 Ilustra o 10 Grafico das regras utilizadas pelos coelhos 22 Ilustra o 11 Gr fico do numero de coelh2. ldaveTaGrassyGrass NOF O time x10 Resultado tamb m similar ao primeiro resultado apenas com mais oscila es visto haver outra tribo Gr fico do tamanho no m dio da relva com o Median size of grass amp ia tempo Grass Resultado similar ao 35 anterior a relva vai decrescer quando o numero de coelhos aumenta o nivel m dio da relva diminui 30 25 20 3 time x10 P ER Universidade do Porto Simula o de vida artificial num ecossistema iP FEUP 2e de Nes Engenharia Experi ncia 2 Para esta experiencia tem como objectivo ver como ao mudar pequenos par metros ao predador se destabiliza o ecossistema levando a que as raposas tenham predomin ncia sobre os coelhos levando a extin o das duas esp cies pois quando deixa de haver coelhos as raposas tamb m morrem pois ficam sem alimento Coelhos e Mant m se os par metros do ecossistema anterior o qual era estavel Raposas e N mero m ximo de crias aumentado de 2 para 4 e Numero m ximo do estuado de comida aumentado de 35 para 80 E mantiveram se as outras vari veis Universidade do Porto LAN f VIP dt FEUP tentari SA e hs Simulacao de vida artificial num ecossistema d Valores utilizados nas vari veis do modelo Vari vel Valor Utilizado Numero de raposas 350 Numero de coelhos 900 Numero de tribos 30 Tamanho do espa o X X 200 Esperan a de vida de cada 250 animat Percentagem
3. Faculdade de Engenharia W Universidade do Porto Tm F E U P Faculdade de Ee Engenharia Simulacao de vida artificial num ecossistema Gr fico do n mero de coelhos raposas e agentes x10 Foxes and Rabbits Number of agents Number of rabbits x Number of foxes O 0 0 0 2 0 4 0 6 0 8 1 0 1 2 1 4 1 6 1 8 2 0 2 2 2 4 2 6 2 8 3 0 3 2 3 4 3 6 3 8 4 0 Aqui pode se ver melhor a evolucao ao longo do tempo sistema de coelhos a presa e raposas o predador O numero de raposas ao inicio vai logo decrescer pois estas nao se adaptam enquanto os coelhos v o crescendo at ficarem a ocupar o territ rio todo sendo as oscila o provocadas por os coelhos estarem a sobre popular o espaco Gr fico das regras utilizadas pelos coelhos Rules Breed amp 45 ldowveAway x MaveTaoRabbit O So MoveRandom amp MoveToGrassyoras 35 HOP o 3 25 og 15 10 5 5 0 0 0 5 1 0 1 5 20 Z5 3 0 3 5 2 0 time x10 Como se pode ver a regra mais utilizada a de mover aleatoriamente pois a que tem mais possibilidade de sucesso e a regra de fugir s e usada ao inicio pois depois deixa de haver raposas Ficando a utiliza o das regras estabilizada pelo mesmo motivo Universidade do Porto HE FEUP Ergens Simulacao de vida artificial num ecossistema Gr fico do tamanho m dio da relva com o tempo Grass Median size of grass Quando o n mero de coelhos aumenta o tamanho m dio da relva di
4. NETBEANS A plataforma de desenvolvimento utilizada para implementar os agentes para simula o do ecossistema foi a plataforma Repast 3 1 Recursive Porous Agent Simulation Toolkit para Java REPAST A interface gr fica foi implementada usando o Repast Tamb m foi utilizado um Google Doc onde foram elaborados os relat rios e onde W Universidade do Porto i Qm s FEU p faculdade de QE Engenharia foram armazenados temporariamente alguns detalhes da implementa o Simula o de vida artificial num ecossistema 8 3 Elementos do grupo Este trabalho foi desenvolvido por Jo o Cevada ei07114Gfe up pt Jo o Prud ncio ei07111Gfe up pt e Seraphin X Miranda ei06132Gfe up pt no mbito da unidade curricular de Agentes e Intelig ncia Artificial Distribuida do Mestrado Integrado em Engenharia Inform tica e Computa o da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Todos os elementos constituintes do grupo trabalharam sempre para o mesmo objectivo e portanto o trabalho foi repartido em propor es iguais pelos tr s elementos W Universidade do Porto Simulacao de vida artificial num ecossistema A na ML IP MA sS T 7 Ta A ER Y N F EUP engenharia Anexos Anexo A manual do utilizador Para executar o programa apenas ter que ter uma vers o do Java recente Dever correr o ficheiro com a extens o jar disponibilizada IS Cc Users prudencio Desktop preyP
5. Rabbit Agent relva ArayListsRelva gt SizeMatureGrass int otk BR eR o4 RR RB WR B A X WR A RAM x RabbitAgent int int Tribe int PreyPredatorModel drav SimGraphics void accao ArrayListz Animal Object2D Grid inti void adjacentRabbit Object2D Grid boolean eat O bject2D Grid void goToGrasslfHungri Object2D Grid boolean mowvefAywayAdjacentF ox Object2D Grid boolean MaxgestationCicleRabbit int maxHungryFox int maxHungryRabbit int maxNumberChildrenFox int maxNumberChildrenRabbit int x int agentList ArrayList Animal y int relvaList ArrayList amp Relva xMoveSteps int tribes ArrayList Tribe yMowveSteps int colorFox Color Color PINK tipo String tick int tribo Tribe rulesHits int 0 0 0 0 0 0 listaFilhos ArrayListzAnimal new ArrayList vision int gestationCicle int 2 0 model PreyPredatorModel EC PreyPredatorModel getName String getlnitP aram String getSpontaneousDeath int setSpontaneousDeath int void getLifeExpectancy int setLifeExpectancylint void getSchedule Schedule getNumberTribes int setNumberTribes int void getNumberRabbits int setNumberRabbits int void getNumberFoxes int setNumberF oxes int void getSpaceSize int setSpaceSize int void setup void begin void buildModel void Animaltint int String Tribe PreyPredatorModel mee draw Sim Graphics
6. ne I new F axAgenti i moweToR abiti go ToisrasslfHungri maveToAnimalTaBreed nen Rabbit amp gent i i EatRabiti i i I die Ilustra o 6 Diagrama de sequ ncia Universidade do Porto F EUP engenharia Simula o de vida artificial num ecossistema Para melhor entender a rela o entre as diferentes classes assim como visualizar as opera es e atributos respectivos a uma determinada classe essencial um diagrama de classes UML class Class Model Sim Modela Drawable PreyPredator Model Comparable Relva schedule Schedule FoxAgent int int Tribe int PreyPredatorModel E dsurf DisplaySurface draw SimGraphics void x int space Object2DGrid accao ArrayList Animal Object2DGrid int void y int spaceRelva Object2DGrid EatRabit ArrayListzAnimal Object2DGrid boolean tamanho int plot OpenSequenceGraph moveToRabit Object2D Grid boolean plotRelva OpenSequenceGraph Relva int int int plotRules OpenSequenceGraph drav SimGraphics void numberFoxes int enumeratio 5 9 geiXQ int numberRabbits int Ani mal Sexo N getro int a compareTo Object int numberTribes int spaceSize int lifeExpectancy int q spontaneousDeath int Eva wable foxVision int Animal rabbitVision int SizeMatureGrass int jejum boolean maxHungry int hungry int sexo Sexo idade int MaxgestationCicleFox int seed long Calendar getlns
7. o desta regra muitas vezes Simula o de vida artificial num ecossistema Nota se alguma discrep ncia na percentagem de uso da regra de acasalar Isto deve se ao facto de no nosso modelo terem sido introduzidas muitas restri es e novas vari veis externas ao modelo Tome se como exemplo o tempo de gesta o o numero de filhos gerados entre outros Estas variaveis foram introduzidas para tornar o sistema mais realista afastando se um pouco do modelo do artigo neste aspecto A regra de procurar alimento uma regra vital visto que sem o mesmo torna se impossivel para os coelhos sobreviverem Como tal uma regra muito utilizada pelos coelhos com sucesso Assim os resultados obtidos no nosso modelo s o os esperados e est o em concord ncia com os resultados do artigo As diferen as obtidas como ja foi referido remetem para as variaveis que foram adicionadas que de certa forma alteram a din mica do modelo No entanto para aumentar a complexidade e o grau de realismo do modelo faz sentido estas altera es Apesar das altera es e diferen as obt m se resultados similares que permitem inferir as mesmas conclus es que o artigo Universidade do Porto PAD Faculdade de Mu F E U P Engenharia Simula o de vida artificial num ecossistema 6 2 Conclus es do desenvolvimento do trabalho e aplicabilidade de SMA ao cen rio proposto Analisando os resultados obtidos nos testes pode se concluir que o sis
8. o n mero de presas comeca a aumentar novamente Este comportamento repete se em ciclo de forma infinita no tempo population prey NON predators time Ilustra o 17 Din mica Lotka Volterra Analisando os gr ficos obtidos nos nossos testes sobre a evolu o da popula o obt m se um comportamento id ntico Desta forma conclui se que o software desenvolvido pode ser utilizado para simular um ecossistema de forma seguindo os modelos te ricos existentes Al m disso os resultados obtidos est o em concord ncia com o artigo j mencionado TUN Assim obteve se um modelo estavel observando se a predomin ncia de determinadas tribos de presas Essas tribos tambem s o id nticas sendo que d o maior import ncia as regras de procurar alimento e de procurar outro animal para procriar f P ER Universidade do Porto Simula o de vida artificial num ecossistema m FEUP 2e de 4 Engenharia V D 7 Melhoramentos Tendo em conta que foram atingidos todos os objectivos propostos inicialmente os melhoramentos que podiam ser implementados remetem para a interface gr fica Assim prop e se uma interface gr fica 3D para o ambiente representativo do ecossistema A partir desta interface seria muito mais percept vel a interac o entre os animais Para tornar o simulador mais pr ximo da realidade seria interessante adicionar outras vari veis e restri es ao sistema A introdu
9. o objectivo a saciedade da raposa culminando na morte do coelho Simula o de vida artificial num ecossistema Outro acontecimento essencial num modelo deste tipo a reprodu o este fen meno que permite a renova o das esp cies evitando a extin o A reprodu o sexuada implica a partilha de material gen tico sendo que neste caso ira existir a partilha do conjunto de regras e prioridades da tribo Para ocorrer o acasalamento necess rio que os dois animais sejam da mesma especie e de sexos opostos No caso de se verificarem estas condi es os animais resultantes ter o 50 de probabilidade de herdar o genoma da m e e 50 de probabilidade de herdar o genoma do pai De forma a aproximar o modelo de um ecossistema real foram introduzidas varias variaveis nomeadamente a idade do animal fome esperan a m dia de vida numero m ximo possivel de filhos tempo de gesta o alcance m ximo da vis o tamanho de matura o da relva probabilidade de morte por doen a Todas estas vari veis e factores externos ser o explicados ao longo do documento e relacionados com os resultados obtidos da simula o 1 2 Objectivos Este trabalho tem como objectivo estudar as estruturas espaciais e padr es que surgem quando s o codificados comportamentos individuais aos animais Com isto pretende se relacionar os par metros do comportamento microsc pico com os fen menos macrosc picos Este estudo permite estudar de p
10. void getX int geto int getGestationCicle int getColom Color getSexo String getRules String accao AmayListsAnimal7 Otyect 2DGrid inti void kill A amp rrayListz amp nimal Object2D Grid void getHungny int age ArrayList Animal Object2DGrid boolean animalBiology ArrayList Animal Object2D Grid boolean MoweRandom Object2D Grid boolean searchEmptySpace Object2D Grid int Point moweTo Object2D Grid int int boolean buildDisplay void breedPossible Animal boolean buildSchedule void breed ArrayListzAnimal Object2DGrid boolean main String D void geraNFilhosRabbit int Animal void property get geraNFilhosFox int void getmaxNumberChildrenRabbit int moveToAnimalToBreed Object2DGrid String boolean getmaxNumberChildrenFoxt int newAnimals ArrayListz Animal Object2D Grid void getmaxHungrnyRabbit int getmaxHungryF ox int getMaxgestationCicleF ox int getMaxgestationCicleRabbit int getrabbitVision int getfoxVision int getSizeMatureGrass int property set setmaxNumberChildrenRabbit int void setmaxNumberChildrenF oxrint void setmaxHungrn Rabbit int void setmaxHungryF oxlint void setMaxgestationCicleF ox int void setMaxgestationCicleRabbit int void setrabbitVision int void setfoxVision int void setSizeMatureGrass int void b ig numRegras int TribeFox Color color Color Tribe Color getN
11. vw Universidade do Porto CORA 1 x rw AS A id dit FEUP Engenharia Simula o de vida artificial num ecossistema E Gr fico do n mero de coelhos raposas e agentes x10 Foxes and Rabbits Number of agents Number of rabbits x Number of foxes O Aqui pode se ver melhor a evolucao ao longo do tempo sistema de coelhos a presa e raposas o predador Quando o n mero de predadores aumenta diminui o numero de presas o que se vai repetir ciclicamente Grafico das regras utilizadas pelos coelhos Rules Breed Id owe way MaveTaoRabbit MoveRandom Move TolrassyGrass NOP Doro xa time x1 Como se pode ver a regra mais utilizada a de mover aleatoriamente pois a que tem mais possibilidade de sucesso seguida de mover para outro coelho para reproduzir seguida depois de mover para um espaco com mais relvam sendo que a de reproduzir das menos usadas Havendo uma oscila o destas regras diminuindo a sua utiliza o quando h uma sobre popula o do espa o Universidade do Porto vis B Faculdade de Td F E U P Engenharia Simulacao de vida artificial num ecossistema Grass Gr fico do tamanho m dio a Median size of grass amp da relva com o tempo Quando o n mero de coelhos aumenta o tamanho m dio da relva diminui 20 tima x10 Segundo resultado Ta Count 3402 0 Representa o Gr fica do ecossistema AGEM Universidade do Porto ARS Simulacao de
12. N mero m ximo de crias de uma 2 raposa N mero m ximo de crias de um 4 coelho Valor da dist ncia m xima de 15 cada movimento aleat rio gerado Resultado desta experiencia Aqui tambem h uma grande componente de aleatoriedade mas n o muitas discrep ncias no resultado final por isso s vamos apresentar um resultado a n o ser o numero de ticks para extin o das raposas Universidade do Porto Simulac o de vida artificial num ecossistema dA FEUP Esses pe ngenharia Tick Count 335 0 Representacao Gr fica do ecossistema Como se pode ver apenas sobreviveram os coelhos estando agora as raposas extintas pois com aqueles par metros n o se conseguem alimentar e fazer o circulo de reprodu o Simula o de vida artificial num ecossistema Gr fico Tribos agentes x10 Tribos agentes Come se pode ver ao inicio a populacao de coelhos est elevada mas vai logo decrescendo pois estes n o se adaptam ao ecossistema ficando os coelhos a ocupar o ecossistema todo RTribel RTribel RTribe RTribe3 RTribed RTribe RTribaeG RTribe RTribe8 RTribea RTribe10 RTribe11 RTribe12 RTribe13 RTribe14 RTribe15 RTribe18 RTribe17 RTribe18 RTribe1a8 RTribe20 RTribe21 RTribe22 RTribe23 RTribe24 RTribe25 RTribe28 RTribe27 RTribe28 RTribe28 Fox o px amp 9 MH T O0 6 ix e B O E rGOrIl xS 5t CM 2 Ww Universidade do Porto a d u w z q N
13. P ER Universidade do Porto Simula o de vida artificial num ecossistema iP FEUP 2e de Nes Engenharia Quando o n mero de coelhos aumenta o tamanho m dio da relva diminui e quando come am a entrar em extin o o tamanho m dio da relva volta a aumentar Experi ncia 3 Para esta experiencia tem como objectivo ver como ao mudar pequenos par metros ao predador se destabiliza o ecossistema levando a que as raposas sejam extintas logo ao in cio e os coelhos cres am de forma descontrolada Coelhos e Mant m se os par metros do ecossistema est vel apresentado anteriormente Raposas e Vis o da raposa alterada da raposa de 25 para 10 casas e Tempo da gesta o da raposa alterada de 20 para 60 e Numero maximo do estado de comida alterado de 80 para 20 E mantiveram se as outras vari veis r Universidade do Porto a i 4 4 UP 5 F E U P Faculdade de ae Engenharia Simula o de vida artificial num ecossistema Valores utilizados nas vari veis do modelo Vari vel Valor Utilizado Numero de raposas 350 Numero de coelhos 900 Numero de tribos 30 Tamanho do espa o X X 200 Esperan a de vida de cada 250 animat Percentagem de morte 0 instant nea Vis o do coelho 2 Vis o da raposa 10 Idade de matura o da relva 40 Tempo de gesta o do coelho 20 Tempo de gesta o da raposa 60 Valor m ximo para estado de 20 comida da raposa Valor m ximo para estado de 10 comida do coelho
14. de morte 0 instant nea Vis o do coelho 2 Vis o da raposa 25 Idade de matura o da relva 40 Tempo de gesta o do coelho 20 Tempo de gesta o da raposa 20 Valor m ximo para estado de 80 comida da raposa Valor m ximo para estado de 10 comida do coelho N mero m ximo de crias de uma 24 raposa N mero m ximo de crias de um 4 coelho Valor da dist ncia m xima de 15 cada movimento aleat rio gerado Resultado desta experi ncia Aqui tamb m h uma grande componente de aleatoriedade mas n o muitas discrep ncias no resultado final por isso s vamos apresentar um resultado a n o ser o numero de ticks para extin o de ambas as esp cies Tick Count 371 0 X Universidade do Porto Simula o de vida artificial num ecossistema SP EEI Representa o Gr fica do ecossistema Como se pode ver apenas sobreviveram as raposas estando agora estas a extinguir se pois n o ha coelhos para as alimentar AEW Universidade do Porto dis FEUP poide Simula o de vida artificial num ecossistema Gr fico Tribos agentes x10 Tribos agentes RTribeO 4 2 RT bel x 40 RTribe2 o RTribe3 a 3 8 RTribe4 o RTribe5 O do RTribe6 3 4 RTribe7 m RTribe8 A 3 2 RT beO 30 RTribelO e RTribe11 2 8 RTribe12 O 28 RTribe13 4 RTribel4 o 2 4 RTribei5 Oo RTribe16 2 2 RTribe17 m To RTribe18 A RTribe19 1 8 RTribe20 o 16 RTribe21 RTribe22 O 1 4 RTribe23 4 E RTribeZ4 E RTribe25 O 1 0 RT
15. o de doen as contagiosas nos animais por exemplo foi uma das ideias que surgiram ao longo do desenvolvimento do modelo Como o objectivo principal deste projecto a simula o de um ecossistema e comparar os resultados com um outro estudo n o seria muito linear efectuar a compara o na exist ncia de outras vari veis externas adicionais Desta forma houve o cuidado de tornar este modelo congruente com o outro estudo ja referido ER Universidade do Porto Simula o de vida artificial num ecossistema d AP 5 FEUP 2e de Va Engenharia 8 Recursos 8 1 Bibliografia TUN C J Scogings K H 2007 Tuning Growth Stability in an Animat Agent Model MULTI M Wooldridge 2009 Introduction to MultiAgent Systems John Wiley amp Sons AGENT Oliveira E s d Agentes e Intelig ncia Artificial Distribuida Obtido de http paginas fe up pt eol AIAD aiad1011 html API Oracle s d API java Obtido de http download oracle com javase 6 docs api index html REPAST Repast Recursive Porus Agent Simulation Toolkit s d Obtido de http repast sourceforge net repast 3 tutorials html NETBEANS Sun s d Netbeans Obtido de http netbeans org 8 2 Software O projecto foi desenvolvido na linguagem Java em ambiente Microsoft Windows 7 e o compilador utilizado o que vem integrado no pacote de desenvolvimento javaSE 1 6 O sistema foi desenvolvido e gerido no IDE NetBeans 6 9 1
16. tribos adoptou se pela estrategia enunciada 2 2 Protocolos de interac o N o existe interac o directa entre os agentes no cen rio da simula o do ecossistema Os agentes aqui s o agentes reactivos simples Estes agentes respondem a percep es interpretando as verificando qual a regra correspondente e agindo posteriormente O comportamento da sociedade emerge do conjunto dos comportamentos individuais dos inumeros agentes presentes no sistema W Universidade do Porto Simulacao de vida artificial num ecossistema a F FEUP Eee 3 Desenvolvimento 3 1 Plataforma ferramenta utilizadas Toda a aplicacao foi desenvolvida no sistema operativo Windows Seven atrav s da interface de desenvolvimento de software NetBeans associada a plataforma Repast A linguagem de programa o utilizada foi o Java O Repast uma plataforma de modela o de agentes que permite realizar simula es temporizadas e programadas de forma a observar e estudar a evolucao quer dos agentes quer dos ambientes onde actuam As suas principais caracteristicas permitem a visualizacao de ambientes gr ficos bastante elaborados que permitem a representa o dos agentes no seu ambiente A plataforma baseada na linguagem orientada a objectos Java que permite o desenvolvimento rapido e estavel de aplicacoes que pode ser apoiada por ferramentas de debugging e de testes automatizados A plataforma ainda permite o agendamento de tarefas con
17. vida artificial num ecossistema ds F E U P Engenharia Como se pode ver apenas sobreviveram duas tribos de coelhos contrastando com a uma tribo na outra execucao estando estas duas distribuidas uniformemente pelo cen rio com a excep o das regi es onde est o predominantemente raposas as quais j consumiram os coelhos naquela zona Depois como evoluir dos ticks estas zonas v o mudando assim que as raposas mudam de sitio Gr fico Tribos agentes x10 Tribos agentes RTribaeD RTribe1 RTribe2 RTribe3 RTribed RTribe5 RTribe RTribe RTribe8 RTribe amp RTribe10 RTribe11 RTribae12 RTribe13 RTribe1d RTribela RTribe18 RTribae1 RTribe18 RTribe18 RTribe2D RTribe21 RTribe22 RTribe23 RTribe24 RTribe25 RTribe2B5 RTribeZr RTribe28 RTribae28 Fox D x D BH oO o k x amp B T oo69rxrIlxese D NH OGS time x10 Resultado similar com o do primeiro resultado mas com 2 tribos de coelhos em vez de uma Universidade do Porto t3 a FEUP Engenharia Simula o de vida artificial num ecossistema Gr fico do n mero de coelhos raposas e agentes x10 Foxes and Rabbits Resultado tamb m similar ao primeiro resultado W Universidade do Porto i m FEU p faculdade de ae Engenharia Simula o de vida artificial num ecossistema Gr fico das regras utilizadas pelos coelhos Rules Breed amp ldaveAway x ldloveTaRabbit O MoveRandom
18. FEUP 2010 2011 Agentes e Intelig ncia Artificial Distribu da Universidade do Porto F E UP engenharia Simula o de vida artificial num ecossistema Jo o Prud ncio 070509111 Seraphin Miranda 060509132 Jo o Cevada 070509114 r Universidade do Porto Simula o de vida artificial num ecossistema i jJ FEUP Faculdade de Indice Indice DR 2 ndice de figuras csssssesseeeee m me me me ne me he eese ner ee 3 BENUNCI AGO m 4 1 1 Descri o do cen rio sssesesesesesscscsesesescseeecscscseseseseseeeo 4 2 OD ICCUVOS puma errer EEEE Desa sai seda sa cod sas E 5 2 EPOCI A aO a E E A E E 6 2 1 Identifica o e caracteriza o dos agentes 6 21 E elte DUELO E AT A RU RADAR 6 Zal C OMDOEN O a E N 8 251 3 ESI CaS aero EEE EERE EE 14 2 2 Protocolos de interac o ssssesseesoseseesoessessoesseesoeseeeeo 15 s DesenvobIielitO aaa LTL eta 16 3 1 Plataforma ferramenta utilizadas eeeeeeeeee 16 3 2 Estrutura da aplica o cccccecccecec cce eene 17 3 3 Detalhes relevantes da implementacao 20 D EXDENENCIAS e IDEs EsoS LESS ENS ESUS LIES ALTOS INSS SPAS ESOSUras E sas asesaTS 21 CONCIUS ES ssapmiminirinai ainsi R M Panama RE ERIMEREMER MEC RENS 43 6 1 Conclus es da an lise dos resultados das experi ncias levadas a ei 6
19. a o Numero de tribos Descri o esta vari vel representa o numero de tribos de coelhos que dever o existir inicialmente no ambiente Vari veis de descri o comum aos coelhos e as raposas Esperan a m dia de vida Descri o esta vari vel representa a idade media com a qual o animal morre O animal apos ultrapassar essa idade sera sujeito a uma probabilidade de morrer de causa natural segundo uma distribui o de probabilidade ainda por definir Morte por doen a ou morte espont nea Descri o esta variavel representa a probabilidade de um animal morrer num tick mesmo sr Universidade do Porto Simula o de vida artificial num ecossistema E FEUP 2e de Engenharia n o tendo atingido a idade definida na variavel de esperanca media de vida Fome Saciedade Descri o esta vari vel representa o estado da fome dos animais Esta variavel varia entre O e 10 sendo O o valor de fome extrema e 10 e valor de saciedade extrema Se esta variavel atingir o valor O o animal em quest o morre O valor m ximo cada vez que o animal se alimenta Em cada tick em que o animal n o se alimenta o seu nivel de fome saciedade diminui de um valor e finalmente considere se que o animal est com fome quando o seu n vel de saciedade atingir menos de um ter o do valor m ximo Tempo de gesta o Descri o esta vari vel representa o numero de ticks desde a realiza o do coito at ao par
20. correntes em tempo discreto e permite armazenar e visualizar em tempo real o resultado da simula o em forma de gr fico e de logs Para al m destas funcionalidades permite o acesso e modificacao dos agentes em tempo de execucao Esta plataforma por ser desenvolvida em Java permite a portabilidade dos modelos que podem ser executados e visualizados na maior parte dos sistemas operativos existentes desde que tenham previamente uma m quina de Java instalada Para as especificacoes do nosso trabalho usamos as facilidades de visualiza o gr fica para representar as diferentes entidades nomeadamente a erva os coelhos e as raposas Para representar o tempo utilizamos a representa o existente no Repast que consiste numa representa o discreta do tempo nomeadamente ticks Universidade do Porto it FEUP ESSE Finalmente para a obten o e an lise de resultados usamos as ferramentas de modela o e visualiza o de gr ficos tambem existentes no Repast Simula o de vida artificial num ecossistema 3 2 Estrutura da aplica o A aplica o foi estruturada com base no paradigma da Programa o Orientada a Objectos Desta forma foram criadas diferentes classes que representam diferentes entidades ou que encapsulam determinada informa o de forma eficiente Durante o processo de desenvolvimento foi usada a metodologia de coment rios ao estilo Javadoc Na fase da documenta o apenas foi necess ria a ge
21. dade Apos o coito parte se do pressuposto que a f mea ficou prenha Dois animais s pode procriar se n o tiverem fome e se n o estiverem em via de serem atacados Se forem satisfeitas todas as pr condi es ent o existe a possibilidade de procria o Neste caso realizado o coito e diz se que a f mea foi fecundada A partir desde momento a f mea passa ao estado de prenha sendo assim deixa de poder ter rela es sexuais Passando o tempo de gesta o nascer um n mero aleat rio de crias definido previamente num intervalo minimo e maximo de crias Finalmente apos o nascimento das crias ainda existe um tempo de repouso na qual a f mea n o poder procriar Simula o de vida artificial num ecossistema Atingiu a maturaridade sexusl Esta prenha 5 N o Est em tempo de repouso entre gesta es N o Nascimento das crias Fim N Universidade do Porto q TER F EUP Esse de E E Engenharia Ilustra o 4 Diagrama de actividades do ciclo de reprodu o f P ER Universidade do Porto Simula o de vida artificial num ecossistema m FEUP 2e de 4 Engenharia Z 2 i 2 1 3 Estrat gias Para implementar os comportamentos supracitados foram seleccionadas um conjunto de metodologias Quando um coelho tenta fugir de uma determinada raposa deve escolher uma posi o em que n o existam raposas e tentar minimizar a dist ncia a outras raposas De segu
22. ente como do ambiente as quais foram afinadas ao longo do projecto para obter os resultados desejados ete Simulacao de vida artificial num ecossistema User Interface 9 An ES a a a Ilustra o 1 Diagrama da arquitectura do repast E SN CM ERT EN L A FRIA pai d LANE Mi V q b D em MAE SS Agents E Scheduler bn Ld MR Faculdade de Engenharia Universidade do Porto Simulacao de vida artificial num ecossistema QA FEUP 2e de Be ngenharia 2 1 2 Comportamento Para modelar o comportamento das entidades envolvidas ser o introduzidos variaveis com as quais os animais ir o interagir Dado que o ambiente tambem influencia o comportamento dos animais ser o tambem descritas as vari veis de ambiente Vari veis Vari veis relacionadas com o ambiente Taxa de Crescimento da Erva Descri o esta vari vel contem o numero de ticks necessarios para que a relva tenha um grau de maturidade minima para ser comida pelos coelhos Numero de casas Descri o esta vari vel representa o numero de casas que o ambiente tera Partimos do pressuposto que todos os campos ser o quadrados Numero de coelhos Descri o esta vari vel representa o numero inicial de coelhos que dever o existir no inicio da simula o Numero de raposas Descri o esta variavel representa o numero inicial de raposas que dever o existir no inicio da simul
23. ersidade do Porto ai FEUP Engenharia 7 y 1 to WII Simulacao de vida artificial num ecossistema x10 Tribos agentes Representa o n mero de animats em cada tribo a um dado momento em que a cor aqui atribuida a cada animat tamb m a cor atribuida no grafico do espaco 0 0 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 40 45 5 0 5 5 6 0 6 5 time x10 Ilustra o 9 Gr fico Tribos agentes Ka EE Representa a percentagem E NEUE de regras utilizadas at um E o dado momento pelos ui coelhos 00 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 605 time x10 Ilustra o 10 Gr fico das regras utilizadas pelos coelhos ao Foxes and Rabbits Representa O numero de coelhos raposas e todos os agentes ao longo do tempo Ilustra o 11 Gr fico do numero de coelhos raposas e agentes Universidade do Porto Simula o de vida artificial num ecossistema QA FEUP Ese se Be ngenharia Experi ncia 1 Para esta experiencia tem como objectivo recriar um ecossistema presa predador estavel e para tal definimos as vari veis de maneira a que nenhum dos elementos tenha um comportamento muito nefasto para o ecossistema Coelhos e Tempo de gesta o e numero de crias moderado para n o ficar o ecossistema com excesso de populacao e Idade de matura o da relva moderado para n o estarem os coelhos todos juntos e com excesso de populacao e Numero de coelhos inicial tamb m moderad
24. erto como os par metros microsc picos precisam de ser afinados para atingir estabilidade num modelo discreto Neste caso os par metros relacionados com a fome e os comportamentos alimentares dos animais s o o objecto de estudo Pretende se inferir uma rela o de causa efeito entre um conjunto de factores e vari veis configur veis no sistema Universidade do Porto M FEUP Es Simulacao de vida artificial num ecossistema 2 Especifica o 2 1 Identifica o e caracteriza o dos agentes 2 1 1 Arquitectura Foram implementados dois agentes de forma a simular este ecossistema presa predador O coelho representa a presa e alimenta se exclusivamente de relva e a raposa representa o predador que por sua vez alimenta se de coelhos As ac es destes agentes sao definidas por um conjunto ordenado de regras que dependem da tribo do agente sendo definido aleatoriamente a cada tribo a ordem dessas regras Estas regras que s o executadas uma de cada vez a cada passo sendo a regra 1 tentada em primeiro lugar sendo em caso de falha das pr condi es e das p s condi es desta tentada a pr xima regra at que seja executada uma regra e assim fique a ac o definida Caso n o seja possivel realizar nenhuma ac o dessa lista assim executada a fun o do nothing ou seja n o realizada nenhuma ac o ficando o agente inalterado nesse passo A aplica o destas regras depende das vari veis tanto do ag
25. ferentes raposas predadores e coelhos presas Estas duas classes distintas s o representadas por agentes com o mesmo nome Assim um agente raposa ou coelho tem um comportamento aut nomo que lhe permite decidir as suas pr prias ac es Os coelhos pertencem a uma determinada tribo sendo que a tribo o que define a ordem de prioridade de cada uma das possiveis ac es genoma A ac o sera escolhida mediante um conjunto de prioridades e condicoes sendo executada a primeira regra que tenha a prioridade mais elevada e que satisfaca todas as condicoes para a sua realizacao Quando n o existir nenhuma ac o nestas condi es ser aplicada a regra n o faz nada NOP Relativamente as raposas pertencem todas a mesma tribo ou seja todas comportam se da mesma maneira Qualquer um dos agentes podera efectuar v rias ac es alimentar se ca ar acasalar e mover livremente num ambiente sem fronteiras No caso dos coelhos o seu alimento a relva A relva uma entidade pertencente ao sistema mas n o nenhum agente visto n o ter nenhum papel activo no ambiente A relva cresce ao longo do tempo ate atingir um estado de maturidade desej vel O principal objectivo deste agente obter a saciedade atraves do consumo da relva sr Universidade do Porto AS i WP s FE U P Faculdade de Ei d Engenharia As raposas como predadores que s o v o procurar coelhos para se alimentarem De forma similar aos coelhos
26. ida apresenta se o pseudo codigo da estrat gia escolhida dis 100 pos null Para todas p PosicoesVizinhas Se p raposa min dis distanciaRaposa p pos p Note se que estas posi es vizinhas encontram se todas a uma dist ncia de uma casa da posi o original visto que os coelhos apenas t m vis o com alcance de uma posi o Na situa o de um coelho se encontrar com fome dever utilizar um algoritmo semelhante para procurar um coelho nas imedia es O modelo foi escolhido de forma a que as regras tivessem nfase na fome tanto para as presas como para os predadores Assim a regra da raposa comer foi modificada para a raposa apenas comer se estiver com fome Caso isso n o fosse alterado podiam se alcan ar valores inst veis e o n mero de presas podia se esgotar muito facilmente ri Universidade do Porto e t Simulacao de vida artificial num ecossistema o F EUP e ee du Engenharia Quando um novo animat coelho criado ele tem 50 de hipoteses de herdar o conjunto de regras de seu progenitor imediato f mea e 50 de hipoteses de herdar o conjunto de regras do seu progenitor imediato macho Apesar de esta situa o n o ser realista para analisar a evolu o da popula o torna se mais f cil Pensou se em adoptar um algoritmo gen tico mas levaria a cria o de novas tribos inexistentes sendo que o modelo teria que ser alterado Como o objectivo analisar a fome e a evolu o das diferentes
27. minui at atingir a estabilidade do n mero de coelhos no territorio Universidade do Porto ts 3 FEUP Engenharia Simulacao de vida artificial num ecossistema 6 Conclus es 6 1 Conclus es da an lise dos resultados das experi ncias levadas a cabo Analisando os testes efectuados nomeadamente o primeiro teste pode se concluir que ap s muitas itera es h uma predomin ncia de um certo numero de tribos A situa o inicial semelhante testada no artigo e comparando os resultados s o muito semelhantes Tribe A 5 1d dr di Rai di 45 Tribe B q T da 1 y ES F d v 5 lt E gt 1 i 23 as i koX JC aU ac uA 2 SEP a do A aa ra Y I ger 5 t Yo gue i es g ET Tribe C A x gt Vt b Tribe D Ilustra o 12 Resultado das diferentes tribos no artigo x10 Tribos agentes Ilustra o 13 Resultado das diferentes tribos obtidas no modelo AEW Universidade do Porto a FEUP Gens Simulacao de vida artificial num ecossistema Tamb m perceptivel que cada tribo domina um certo sector do ambiente Estes resultados devem se ao facto de que certas tribos t m um conjunto de prioridades melhores que outras Com a reproducao estas caracteristicas s o passadas ao longo das gera es havendo uma selec o natural das esp cies que melhor se adaptam Relativamente s prioridades destas tribos com mais sucesso tamb m se obteve resultado
28. nharia Simula o de vida artificial num ecossistema Posteriormente devera pressionar o bot o play para iniciar a simula o A partir deste momento v rias janelas v o estar vis veis cada uma com uma fun o diferente A janela intitulada Prey Predator Display representa os coelhos e as raposas dispersas num ambiente 2D Alem desta informa o existem v rias outras janelas que possuem informa o estat stica acerca do que est a ocorrer durante a simula o O utilizador a qualquer momento poder parar a simula o ou at mesmo visualizar a execu o do programa passo a passo Lad RE Desktop E Repast 10 xl f Downloads b 1 e 2y 2 re en 426 0 Run 1 Recent Places i is lal x d SEEN LN Bie ES Ilustra o 20 Exemplo de execu o do programa
29. o para n o ficar uma popula o exagerada ao inicio nem ficar uma popula o muito reduzida para n o consumida logo pelas raposas Raposas e Numero de raposas aproximado de 1 3 do numero de coelhos que pelos testes que fizemos uma boa propor o para um estado inicial pois n o ha extin o de nenhuma destas especies e Capacidade de comida moderado para esta n o passar muito tempo sem comer e permitir criar grandes aglomerados de raposas sem coelhos a volta e Numero menor de crias e de tempo de gesta o que as dos coelhos para assim n o criar uma popula o excessiva e comerem os coelhos todos Universidade do Porto Simula o de vida artificial num ecossistema t2 FEUP Ese se Engenharia EET NE Valores utilizados nas vari veis do modelo Vari vel Valor Utilizado Numero de raposas 350 Numero de coelhos 900 Numero de tribos 30 Tamanho do espa o X X 200 Esperan a de vida de cada 250 animat Percentagem de morte 0 instant nea Vis o do coelho 2 Vis o da raposa 25 Idade de matura o da relva 40 Tempo de gesta o do coelho 20 Tempo de gesta o da raposa 20 Valor m ximo para estado de 35 comida da raposa Valor m ximo para estado de 10 comida do coelho N mero m ximo de crias de uma 2 raposa N mero m ximo de crias de um 4 coelho Valor da dist ncia m xima de 15 cada movimento aleat rio gerado Resultados desta experiencia Como h uma elevada componente de aleat
30. oriedade associada a esta implementa o vai se mostrar 2 resultados possiveis para esta configura o inicial Primeiro resultado Tick Count 2581 0 Representacao Gr fica do ecossistema Universidade do Porto Simula o de vida artificial num ecossistema P FEUP Esse ee Nea Engenharia Como se pode ver apenas sobreviveu uma tribo de coelhos e os coelhos est o distribuidos uniformemente pelo cen rio com a excep o das regi es onde est o predominantemente raposas as quais j consumiram os coelhos naquela zona Depois como evoluir dos ticks estas zonas v o mudando assim que as raposas mudam de s tio AGEM Universidade do Porto Simula o de vida artificial num ecossistema tC U F EUP estes Gr fico Tribos agentes x10 Tribos agentes RTribe RTribe1 RTribe2 RTribe3 RTribed RTribe RTribaG RTriber RTribeB RTribea RTribe1O RTribe11 RTribe12 RTribeia RTribe14 RTribe15 RTribe18 RTribe17 RTribe18 RTribe18 RTribe20 RTribe21 RTribe22 RTribe23 RTribe24 RTribe25 RTribe28 RTribe27 RTribe28 RTribe28 Fox X Li o o Jt B A X LI 8 rooox prxee rz 41o 0 0 g 2 0 4 0 6 0 5 1 0 1 2 1 4 1 8 1 8 2 2d 24 2 8 3 time x10 Como se pode ver ao inicio come ou se com muitas tribos e depois foram se gradualmente extinguido ficando apenas raposas e a tribo 8 reagindo de acordo a fun o Lotka Volterra que descreve um sistema presa predador
31. os raposas e agentes 22 Ilustra o 12 Resultado das diferentes tribos no artigo 43 Ilustra o 13 Resultado das diferentes tribos obtidas no modelo 43 Ilustra o 14 Utiliza o relativa das regras em percentagem no artigo HH 44 Ilustra o 15 Utiliza o relativa das regras em percentagem no nosso qz 44 Ilustra o 16 Equa o Lotka Volterra eeeeeeeeee eee 46 Ilustra o 17 Din mica Lotka Volterra cessere 47 Ilustra o 18 jar do programa eee nnn 51 Ilustra o 19 GUI do Repasses heh or rtr trio euro entrer es 51 Ilustra o 20 Exemplo de execu o do programa 52 f P ER Universidade do Porto Simula o de vida artificial num ecossistema rj FEUP 2e de 4 Engenharia V D 1 Enunciado 1 1 Descric o do cen rio O presente documento tem como intuito analisar um sistema multi agente desenvolvido que simula um ecossistema do tipo presa predador A preda o uma rela o ecol gica em que muitos animais procuram activamente as suas presas que s o outros animais os perseguem capturam e comem Diversas classes de animais possuem essa estrategia de obten o de alimentos No cen rio aqui descrito apenas existem duas classes de animais di
32. os representados por quadrados Os coelhos est o representados por circulos de uma cor representativa da tribo a qual pertence A relva representada por uma circunfer ncia verde Relembramos que s existem tribos para os coelhos Os coelhos regem se pelas regras previamente definidas no modelo A diferencia o das tribos feita pela diferente ordena o prioritiza o das regras Um detalhe tambem muito relevante foi a implementa o nos agentes a capacidade de ver at a uma dist ncia que pode ser configurada Essa vis o pode afectar fortemente o resultado das experi ncias Para melhor compreens o dos acontecimentos durante a simula o s o apresentados varios gr ficos que ajudar o a perceber e materializar os dados W Universidade do Porto i CUP FEU p faculdade de T vd Engenharia Simula o de vida artificial num ecossistema 5 Experi ncias Foram feitas varias experiencias nas quais alteramos varias propriedades dos animats como tempo de gesta o numero de crias por cada acasalamento entre outras Tendo como objectivo chegar a um ecossistema est vel e mostrar como essas propriedades podem influenciar o ecossistema Gr ficos utilizados Ilustra o 8 Gr fico do espa o Representa o do ecossistema num espa o bidimensional em que mostra os coelhos raposas e a relva Em que as raposas quadrados laranja e os coelhos s o circulos de varias cores em que a cor representa a tribo Univ
33. ra o da documenta o atrav s do Netbeans Assim apresenta se de seguida as diferentes classes e uma breve descri o para cada uma delas DE un u pra e Eepresents an animal agent cent Eepresents a Fox agent PreyPredatorModel Thss is the main class ofthe program RahhitAzent Eepresents a rabbit agent extends all the behaviour from an animal E z i E n animal belongs to a tribe which has his behamour TribeFox amp tribe from a fox has all the rules related TlribeBahhit amp tribe from a rabbit has all the rules related Enum Summary Animal Sexo Eepresents the gender ot the arumal Ilustra o 5 Descri o das classes 1 Javadoc http www oracle com technetwork java javase documentation index jsp 135444 html TA Universidade do Porto 2 ei v QU FEUP Egas Simulacao de vida artificial num ecossistema Como o projecto tem uma grande quantidade de m todos em classes diferentes torna se complicado determinar a sequ ncia global do comportamento Desta forma torna se util representar a sequ ncia de processos ou mensagens passadas entre objectos atrav s de um diagrama de sequ ncia Elaborou se um diagrama de sequ ncia simples representado a criacao de dois objectos do tipo coelho e um do tipo raposa Representa se o tipo de interaccao existente entre estes objectos Ed m bud FoxA amp gent rie q estando neu RabbitAgenif i
34. redator B x wes preyPredator File Edit wiew Tools Help Organize l Open Share with Burn Mew folder JEE Oi 7 3r EON Mame Date modified Type Size BE Desktop Lib 05 12 2010 18 56 File Folder Jf Downloads preyPredator 05 12 2010 18 55 Executable Jar File Recent Places B Dropbox Type Executable Jar File Size 47 2 KB x Date modified 05 12 2010 18 55 Libraries a Ilustra o 18 jar do programa Ap s executar este ficheiro o utilizador vai se deparar com a interface gr fica bastante intuitiva do REPAST O utilizador devera escolher os par metros que quer utilizar para a simula o EGES ajwi pjejmjn eje x El Prey Predator Model Setti 5 LO x Custom Actions Repast Actions Parameters 10 xl pum 1 Tick Count 0 0 Madel Parameters FoxVision LifeExpectancy MaxHungryFox MaxHungryRabbit fio MaxNumberChildrenFox 2 MaxNumberChildrenRabbit n MaxgestationCicleFox zo MaxgestationCicleR abbit zo NumberFoxes 350 NumberRabbits o0 fo NumberTribes RabbitVision SizeMatureGrass o SpaceSize po SpontaneousDeath bo Inspect Model RePast Parameters CellDepth 5 CellHeight E Cellwidth E PauseAEt 1 ed 05 12 2010 18 55 Date created 05 12 2010 18 56 E 1291575456295 ize 47 2 KB Ilustra o 19 GUI do Repast W Universidade do Porto i CUP FEU p faculdade de Tod Enge
35. ribe26 RTribe27 0 8 RTribe28 A 0 6 RTribeZa Fox 0 4 iu eee ee 0 0 0 2 0 0 0 5 1 0 1 5 20 25 3 0 3 5 time x10 Como se pode ver ao inicio as tribos dos coelhos ainda comecaram a aumentar a sua popula o mas quando as raposas atingiram um numero muito elevado estes comecaram a extinguir se As raposas apenas param de crescer quando o n mero de coelhos ficou mesmo muito baixo nao sendo suficiente para sustentar a populacao existente levando a sua extincao Gr fico do n mero de coelhos raposas e agentes x10 Foxes and Rabbits Number of agents Number of rabbits x Number of foxes O W Universidade do Porto i m FEU p faculdade de E ol Engenharia Aqui pode se ver melhor a evolu o ao longo do tempo sistema de coelhos a presa e raposas o predador Quando o numero de predadores aumenta muito o numero de presas diminui fazendo tamb m o n mero de predadores diminuir at levar a extin o Simula o de vida artificial num ecossistema Gr fico das regras utilizadas pelos coelhos x10 Rules Breed hlove way MoveToRabbit MoveRandarm IMoveTolrassyGrass NOP Oro xoe 2 tima x10 Como se pode ver a regra mais utilizada a de mover aleatoriamente pois a que tem mais possibilidade de sucesso O n mero de regras utilizadas v o subindo pois a popula o vai diminuindo e os agentes v o ter mais liberdade Gr fico do tamanho m dio da relva com o tempo Grass
36. rto mas n o do coelho do adjacentes sexo oposto Consegue mover se Ilustra o 2 Diagrama de actividades dos coelhos 7 Universidade do Porto Wl FEUP Eua do Simula o de vida artificial num ecossistema Raposas Comer um coelho se este se encontrar adjacente Se estiver com fome ir de encontro a um coelho Acasalar caso estiver adjacente a outra raposa Ir de encontro a outra raposa se estiver sem fome e a outra raposa estiver disponivel para acasalar Mover de forma aleat ria 50 do tempo N o fazer nada Raposa com fome e coelho adjacente Raposa com fome e coelho Aproximar se perto mas n o adjacente Raposa adjacente do sexo oposto Aproximar se da raposa do sexo oposto Raposa do sexo oposto perto mas n o adjacentes Mover se aleatoriamente 50 das vezes Consegue mover se Ilustra o 3 Diagrama de actividades das raposas Universidade do Porto Simula o de vida artificial num ecossistema T F EUP Esses ad Engenharia Ciclo de reprodu o Pressupostos e pr condic es SO existe procria o entre animais da mesma esp cie e de sexos diferentes O animal so pode procriar se atingir o tempo minimo de matura o As f meas n o podem procriar se estas se encontrarem em gesta o ou em periodo de repouso entre gesta es O animal s pode procriar uma vez em cada tick Os animais n o sofrem de infertili
37. s semelhantes ao artigo Breed Seek Mate Seek Grazing Random Move Flee Fox NOP Ilustra o 14 Utiliza o relativa das regras em percentagem no artigo MoveAwsy MoveToRabbit MoveRandom MoveToGrassyGras NOP Name Breed RTrbe6 0 68161122 2 20045362 6 80211441 11 4865886 3 33448561 75 4947455 RTrbe 11 0 76936240 1 82622654 8 36246635 12 9807993 3 33446106 72 7266841 RTribe 18 0 85045154 2 12283847 0 00369373 31L 1720785 4 43320849 63 5405454 RTrbe27 0 78575008 1 58004632 8 44784722 12 8468567 3 25553391 73 0839657 RTrbe 29 0 84583512 5 66466219 0 00347432 30 1035443 4 25665375 64 7903857 Fox 3 62454716 33 5113578 1 66503412 41 2092448 19 9895160 0 0 Ilustra o 15 Utiliza o relativa das regras em percentagem no nosso modelo Verifica se que em ambas as experi ncias existe predomin ncia no movimento aleat rio e na regra NOP Isto acontece porque ao contr rio das restantes regras n o existe nenhuma condi o especial para estas regras serem utilizadas Relativamente regra MoveAway e Flee Fox que se referem a situa o em que o coelho foge de uma raposa n o muito utilizada em ambos os modelos Isto acontece porque a maioria dos coelhos n o se encontra vm Universidade do Porto PROA i WP s F E U P Faculdade de uo Engenharia adjacente a raposas n o sendo necess ria a execu
38. tema corresponde aos requisitos propostos inicialmente Usando uma arquitectura do tipo multi agente consegue se simular um ecossistema e analisar a evolu o da popula o ao longo do tempo Atrav s de testes intensivos conseguiu se tamb m deduzir os valores iniciais ou as propor es correctas para obter um modelo est vel Assim a popula o sofre oscila es ao longo do tempo mas nunca ir extinguir Esta situa o est de acordo com a equa o Lotka Volterra dx dt dy qz 7090 92 z a By Ilustra o 16 Equa o Lotka Volterra y o n mero de predadores X o n mero de presas dy dx dte dt representa o crescimento das duas populacoes ao longo do tempo t representa o tempo a B y e s o par metros representando a interac o entre as duas esp cies As equac es acima t m soluc es peri dicas obtendo se um movimento harm nico simples em que a popula o de predadores t m um atraso relativamente dos predadores de 90 graus Neste modelo a popula o de predadores aumenta exponencialmente quando existem muitas presas mas atinge uma altura em que ficam Lotka Volterra http en wikipedia org wiki Lotka E2 80 93Volterra equation ri Universidade do Porto Simulacao de vida artificial num ecossistema P FEUP 2e de 4 Engenharia V D com pouco alimento e a populacao comeca a diminuir Quando a populac o de predadores diminui
39. to da cria N o sera tido em conta problemas de fertilidade dos animais partindo do pressuposto que apos a realiza o do coito a f mea fica prenha Numero de crias Descri o esta vari vel ser representada por um intervalo de numeros que representar o n mero minimo e m ximo de crias que cada animal podera ter em cada periodo de gesta o Tempo entre duas gesta es Descri o esta vari vel representa o numero de ticks minimo entre duas gesta es Tempo de matura o Descri o esta vari vel representa o tempo minimo e necess rio para o animal atingir a idade de matura o idade com a qual se pode reproduzir Cada tribo tem os seguintes conjuntos de regras basicas podendo ser adicionadas outras com forme as necessidades para replicar o estudo pelo qual nos estamos a basear Coelhos Fugir de uma raposa que se encontre adjacente demorando um passo Procurar relva caso o coelho tenha fome AGEM Universidade do Porto Simula o de vida artificial num ecossistema or FEUP Faculdade de Acasalar com um coelho adjacente se verificarem as condi es correctas Ir de encontro a outro coelho se este n o estiver com fome e o outro coelho se encontrar disponivel para acasalar Mover de forma aleatoria 50 do tempo N o fazer nada Raposa Sim EEB Coelho com fome Procurar relva Coelho adjacente Acasalar do sexo oposto Aproximar se Coelho do sexo oposto pe
40. umRegras int A tribo oRokokokokoRokRoRokR oBR xA 4 4 X WR o R X TribeRabbit TribeRabbit Color Lrrr r H rrr r H Ilustra o 7 Diagrama de classes UML f P ER Universidade do Porto Simula o de vida artificial num ecossistema m FEUP 2e de 4 Engenharia Z 2 d 3 3 Detalhes relevantes da implementa o O programa inicia se com interface grafica onde se podem configurar as diversas variaveis relativas ao ambiente e aos agentes Os agentes que foram modelados nesta aplicacao sao conhecidos por agentes reactivos Estes agentes interagem com o ambiente interpretando os dados de entrada para escolher a regra correspondente As diversas regras ja foram descritas anteriormente no presente documento A elabora o do nosso modelo baseada no modelo descrito no artigo proposto inicialmente TUN 2 al m das vari veis descritas no artigo introduzimos novas variaveis que permitir o retratar com mais exactid o a realidade dos sistemas presa predador Algumas vari veis est o relacionadas com a relva outras com a reprodu o dos animais entre outras que est o descritas no presente documento No nascimento das crias feita uma gest o do espa o em redor da progenitora para a disposi o dessas crias no espa o vazio Na nossa representa o gr fica dos agentes e do ambiente as raposas s o os element
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