A method for choosing a strategy for the behavior of a cellular automaton when solving the problem of finding targets by a group of moving objects
Вантажиться...
Дата
2021
DOI
doi.org/10.20998/2522-9052.2021.4.06
Науковий ступінь
Рівень дисертації
Шифр та назва спеціальності
Рада захисту
Установа захисту
Науковий керівник
Члени комітету
Видавець
Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут"
Анотація
Currently, a large number of different mathematical models and methods aimed at solving problems of multidimensional optimization and modeling of complex behavioral systems have been developed. One of the areas of search for solutions is the search for solutions in conditions of incomplete information and the need to take into account changing external factors. Often such problems are solved by the method of complete search. In some conditions, the method of complete search can be significantly improved through the implementation and use of behavioral models of natural formations. Examples of such formations can be group behavior of insects, birds, fish, various flocks, etc. The idea of copying group activity of a shoal of fishes at the decision of problems of joint activity on extraction of food is used in work. The reasoning based on the simulation of the behavior of such a natural object allowed to justify the choice as a mathematical model - cellular automata. The paper examines the key features of such a model. Modeling of his work is carried out, strategies of behavior of group of mobile objects at search of the purposes are developed, key characteristics are investigated and the method of adaptive choice of strategy and change of rules of behavior taking into account features of the solved problem is developed. The search strategy is implemented in the work, which takes into account the need to solve the optimization problem on two parameters. The obtained results testify to the high descriptive possibility of such an approach, the possibility of finding the optimal strategy for the behavior of the cellular automaton and the formalization of the process of selecting the parameters of its operation. A further improvement of this approach can be the implementation of simulation to study the properties of the developed model, the formation of the optimal set of rules and parameters of the machine for the whole set of tasks.
На даний час розроблено велику кількість різних математичних моделей і методів спрямованих на вирішення завдань багатовимірної оптимізації та моделювання складних поведінкових систем. Одним з напрямків пошуку рішень є пошук рішень в умовах неповноти інформації і необхідності обліку змінних зовнішніх факторів. Найчастіше такі завдання вирішуються шляхом повного перебору. У деяких умовах метод повного перебору може бути істотно вдосконалений за рахунок реалізації та використання поведінкових моделей природних утворень. Прикладами таких утворень може бути групове поведінка комах, птахів, риб, різних зграй тощо. У роботі використана ідея копіювання групової діяльності косяка риб при вирішенні завдань спільної діяльності з пошуку харчування. Покладення за основу міркування про імітацію поведінки такого природного об'єкта дозволило обгрунтувати вибір в якості математичної моделі – клітинні автомати. У роботі досліджено ключові особливості роботи такої моделі. Проведено моделювання його роботи, розроблено стратегії поведінки групи рухомих об'єктів при пошуку цілей, досліджено ключові характеристики та розроблено метод адаптивного вибору стратегії та зміни правил поведінки з урахуванням особливостей розв'язуваного завдання. У роботі реалізовано стратегію пошуку, яка враховує необхідність вирішення оптимізаційної задачі за двома параметрами. Отримані результати свідчать про високу описову можливість такого підходу, можливість знаходження оптимальної стратегії поведінки клітинного автомата та формалізації процесу підбору параметрів його роботи. Подальшим удосконаленням такого підходу може бути проведення імітаційного моделювання для дослідження властивостей розробленої моделі, формування оптимального набору правил роботи і параметрів автомата для безлічі розв'язуваних завдань
На даний час розроблено велику кількість різних математичних моделей і методів спрямованих на вирішення завдань багатовимірної оптимізації та моделювання складних поведінкових систем. Одним з напрямків пошуку рішень є пошук рішень в умовах неповноти інформації і необхідності обліку змінних зовнішніх факторів. Найчастіше такі завдання вирішуються шляхом повного перебору. У деяких умовах метод повного перебору може бути істотно вдосконалений за рахунок реалізації та використання поведінкових моделей природних утворень. Прикладами таких утворень може бути групове поведінка комах, птахів, риб, різних зграй тощо. У роботі використана ідея копіювання групової діяльності косяка риб при вирішенні завдань спільної діяльності з пошуку харчування. Покладення за основу міркування про імітацію поведінки такого природного об'єкта дозволило обгрунтувати вибір в якості математичної моделі – клітинні автомати. У роботі досліджено ключові особливості роботи такої моделі. Проведено моделювання його роботи, розроблено стратегії поведінки групи рухомих об'єктів при пошуку цілей, досліджено ключові характеристики та розроблено метод адаптивного вибору стратегії та зміни правил поведінки з урахуванням особливостей розв'язуваного завдання. У роботі реалізовано стратегію пошуку, яка враховує необхідність вирішення оптимізаційної задачі за двома параметрами. Отримані результати свідчать про високу описову можливість такого підходу, можливість знаходження оптимальної стратегії поведінки клітинного автомата та формалізації процесу підбору параметрів його роботи. Подальшим удосконаленням такого підходу може бути проведення імітаційного моделювання для дослідження властивостей розробленої моделі, формування оптимального набору правил роботи і параметрів автомата для безлічі розв'язуваних завдань
Опис
Ключові слова
path search, optimization problem, random search, model, пошук шляхів, завдання оптимізації, випадковий пошук, модель
Бібліографічний опис
A method for choosing a strategy for the behavior of a cellular automaton when solving the problem of finding targets by a group of moving objects / V. Chystov [et al.] // Сучасні інформаційні системи = Advanced Information Systems. – 2021. – Т. 5, № 4. – С. 42-48.