复杂性理论
时间:2007-05-29 yycnet.yeah.net yyc译
下面要介绍的程序的前身是由Larry O''Brien原创的一些代码，并以由Craig Reynolds于1986年编制的“Boids”程序为基础，当时是为了演示复杂性理论的一个特殊问题，名为“凸显”（Emergence）。这儿要达到的目标是通过为每种动物都规定少许简单的规则，从而逼真地再现动物的群聚行为。每个动物都能看到看到整个环境以及环境中的其他动物，但它只与一系列附近的“群聚伙伴”打交道。动物的移动基于三个简单的引导行为：(1) 分隔：避免本地群聚伙伴过于拥挤。(2) 方向：遵从本地群聚伙伴的普遍方向。(3) 聚合：朝本地群聚伙伴组的中心移动。更复杂的模型甚至可以包括障碍物的因素，动物能预知和避免与障碍冲突的能力，所以它们能围绕环境中的固定物体自由活动。除此以外，动物也可能有自己的特殊目标，这也许会造成群体按特定的路径前进。为简化讨论，避免障碍以及目标搜寻的因素并未包括到这里建立的模型中。尽管计算机本身比较简陋，而且采用的规则也相当简单，但结果看起来是真实的。也就是说，相当逼真的行为从这个简单的模型中“凸显”出来了。程序以合成到一起的应用程序／程序片的形式提供：
//: FieldOBeasts.java
// Demonstration of complexity theory; simulates
// herding behavior in animals. Adapted from
// a program by Larry O''Brien lobrien@msn.com
import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
import java.applet.*;
import java.util.*;
class Beast {
int
x, y, // Screen position
currentSpeed; // Pixels per second
float currentDirection; // Radians
Color color; // Fill color
FieldOBeasts field; // Where the Beast roams
static final int GSIZE = 10; // Graphic size
public Beast(FieldOBeasts f, int x, int y,
float cD, int cS, Color c) {
field = f;
this.x = x;
this.y = y;
currentDirection = cD;
currentSpeed = cS;
color = c;
}
public void step() {
// You move based on those within your sight:
Vector seen = field.beastListInSector(this);
// If you''re not out in front
if(seen.size() > 0) {
// Gather data on those you see
int totalSpeed = 0;
float totalBearing = 0.0f;
float distanceToNearest = 100000.0f;
Beast nearestBeast =
(Beast)seen.elementAt(0);
Enumeration e = seen.elements();
while(e.hasMoreElements()) {
Beast aBeast = (Beast) e.nextElement();
totalSpeed += aBeast.currentSpeed;
float bearing =
aBeast.bearingFromPointAlongAxis(
x, y, currentDirection);
totalBearing += bearing;
float distanceToBeast =
aBeast.distanceFromPoint(x, y);
if(distanceToBeast < distanceToNearest) {
nearestBeast = aBeast;
distanceToNearest = distanceToBeast;
}
}
// Rule 1: Match average speed of those
// in the list:
currentSpeed = totalSpeed / seen.size();
// Rule 2: Move towards the perceived
// center of gravity of the herd:
currentDirection =
totalBearing / seen.size();
// Rule 3: Maintain a minimum distance
// from those around you |
