Разработка методов формирования целенаправленного поведения аниматов на основе конечных автоматов

• Автор: Никифорова, Анна Михайловна
• Шифр специальности: 05.13.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 150 с. : ил.

Содержание
Введение
1. Анализ существующих разработок в области исследования эволюции сообществ искусственных существ

1.1. Анализ модели Мозг анимата

1.2. Анализ модели организации поведения животное

1.3 Анализ модели ПолиМир Л.Ягера

1.4. Анализ модели взаимодействия обучения и эволюции Д. Экли и М. Литтмана

1.5. Анализ проекта Кузнечик модели эволюционного возникновения целенаправленного поведения

1.6. Анализ модификаций модели Кузнечик исследование развития иерархии целей

1.7. Обобщение результатов

1.8. Выводы
2. Разработка модели анимата на базе модели Кузнечик
2.1. Построение модели мира анимата
2.2. Разработка модели анимата
2.3. Разработка структуры блока принятия решения
2.3.1 Построение управляющего блока с использованием нейросетей
2.3.2 Построение управляющего блока на базе систем нечеткого управления
2.3.3. Построение управляющего блока как экспертной системы
2.3.4. Построение управляющего блока как конечного автомата
2.3.5. Вывод
2.4. Разработка структуры блока адаптации поведения
2.5. Построение схемы эволюции популяции
2.6. Выводы
3. Синтез автомата, разработка алгоритмов обучения анимата.
3.1. Общие сведения об автомате
3.2. Синтез оптимального вероятностного автомата
3.2.1. Разработка входного и выходного алфавита
3.2.2. Синтез таблиц переходов и выходов
3.3. Модель анимата на базе доверчивых и недоверчивых автоматов
3.4. Разработка алгоритма адаптации поведения
3.5. Исследования модели
3.5. Выводы
4. Моделирование и оценка результатов экспериментов
4.1. Проведение моделирования
4.2. Определение критериев оценки качества результатов
4.3. Построение плана эксперимента и определение его параметров
4.4. Анализ полученных результатов
4.5. Применение разработанной модели
4.5. Выводы
Заключение
Список используемой литературы


Во второй главе определена постановка задачи, а также требования к быстродействию разрабатываемой модели. Описаны модель внешнего мира анимата и вопросы взаимодействия особей различных видов Произведен анализ методов организации управляющего блока как нервной системы согласно работам A. A. Жданова [], рассмотрены вопросы реализации данного блока в виде нейросети, экспертной системы, вероятностного автомата, а также с использованием нечетких баз знаний. Проведены оценки сложности для каждого метода реализации, рассмотрены аспекты модернизации модели в каждом случае, произведены оценки трудозатрат при модернизации моделей. На основании проведенных исследований принято решение о реализации управляющего блока на основе конечного автомата. В третьей главе произведена разработка модели анимата, сообщества аниматов, а также мира, в котором эволюционирует сообщество. Проведен абстрактный синтез управляющего вероятностного автомата. Рассмотрены цетлиновские автоматы: пессимист и оптимист, с различной глубиной состояний. Рассмотрены достоинства и недостатки моделей, сделаны выводы. В четвертом разделе определены цели экспериментального исследования и составлен план проведения эксперимента. Проведены запланированные эксперименты. Произведена оценка эффективности алгоритма, подтверждена ожидаемая линейная вычислительная сложность модели. Проведен анализ влияния социальных мотиваций на развитие популяции, сделаны рекомендации по применению социальных мотиваций. Произведен анализ изменения стратегий поведения животных в зависимости от применяемых алгоритмов обучения. Предложены рекомендации по методам обучения в зависимости от решаемых задач. Произведен сравнительный анализ полученных стратегий поведения в данной диссертационной работе и базовой для данного направления работы В. Г. Редько «Модель Кузнечик» []. В приложении приведены копии актов внедрения, подробные результаты экспериментов. В данной главе производится анализ ряда существующих моделей с целью выявления общих черт в организации как целого сообщества, так и физиологии отдельной особи, выявление положительных и отрицательных сторон моделей, их анализ с целью определения направления дальнейших разработок в области улучшения существующих моделей отдельных особей и сообщества особей в целом, а также уточнения постановки задачи. Для рассмотрения взяты наиболее известные модели разработанные учеными в последние - лет в направлениях «Искусственная Жизнь» и «Адаптивное Поведение» [-] и другие. Прежде чем приступить к рассмотрению аналогов, необходимо определить детали, вызывающие интерес в аспекте данной работы. Реализация модели и ее применение. Проведем анализ аналогов на основе полученной схемы исследования. Данная работа была выполнена коллективом авторов: К. В. Анохин, М. С. Бурцев, И. Ю. Зарайская, А. О. Лукашев, В. Г. Редько, и была предназначена для исследования модели адаптивного поведения на основе теории функциональных систем []. Целью исследуемой работы являлась разработка проекта компьютерной модели управления целостным адаптивным поведением анимата. При помощи механизма функциональных систем предполагалось увязать реалистичным образом в единой структуре процессы адаптивного поведения, обучения аниматов и общей эволюции поведения. В качестве основного механизма моделирования была выбрана теория функциональных систем П. К. Анохина [,]. Поведение анимата, нацелено на достижение полезных для анимата результатов. Для обеспечения достижения результатов анимат делает прогноз ожидаемого результата и формирует акцептор результатов действия в виде модели параметров ожидаемого результата. Важную роль в модели играют цепи поведения анимата. Анимат наделен потребностями (например, потребность питания и потребность безопасности), с которыми связаны цели поведения, количественно их можно характеризовать мотивациями. Например, если анимат голоден, то у него есть выраженная мотивация к питанию и есть цель удовлетворить потребность питания. Система управления аниматом имеет иерархическую структуру, базовым элементом которой является отдельная функциональная система (ФС).