Григорий (gest) wrote,
Григорий
gest

Category:

О птичках

Меня очень радует Agent-Based Simulation, как идея. Это западная мода, когда в компьютер селят кучу маленьких виртуальных человечков, а затем ставят над ними разные опыты, меняя параметры симуляции. Человечки мрут, учёные записывают данные в таблицу и потирают руки.

Я нашёл очередную подобную радость, на сей раз по-русски: Бурцев М.С., "Исследование новых типов самоорганизации и возникновения поведенческих стратегий". Суть начинается с раздела 2.2, "Моделирование родственного отбора при помощи искусственной жизни".


"В течение первого периода численность популяции примерно равна числу клеток в среде, все агенты в популяции обладают той или иной агрессивной стратегией. Подавляющее большинство агентов следует стратегиям, заключающимся в избегании конкуренции с родственниками за ресурс и нападении на чужаков (стратегии типа "121212" ‑ покинуть клетку, если в ней родственник, и напасть, если чужак). Второй период начинается с появления в популяции новой кооперативной стратегии "120202". Следующие этой стратегии агенты, остаются в одной клетке с родственниками до тех пор, пока им хватает ресурса. Успешность этой стратегии связана с тем, что каждый агент в отдельности может владеть ресурсом r ≤ rmax, а, находясь в одной клетке, родственники в сумме могут накопить ресурс больший rmax, и, следовательно, при борьбе чужака с несколькими родственниками, вероятность выживания одного из родственников будет выше вероятности выживания чужака. Таким образом, если в первом периоде родственники кооперировались за счет избегания конкуренции за ресурс, то теперь они начинают кооперироваться за счет совместной обороны. Для совместной обороны выгодно иметь в клетке как можно больше родственников, что приводит к появлению и распространению быстро делящихся агентов (стратегии "123233" и "123333"), так как при делении половина ресурса родителя передается потомку, то средний по популяции ресурс быстро падает (см. врезку на рис. 13). В популяции начинают доминировать стратегии, когда агент не нападает на чужака, а пытается от него убежать (например, "113133"), при этом за счет высокой скорости деления ресурс таких агентов низок и нападение на них не выгодно (r ≤ k6). Все это приводит к вымиранию агентов с агрессивными стратегиями к концу второго периода.

В начале третьего периода численность популяции быстро достигает максимального для данного k3 значения NSmax(k3). В третьем периоде агенты с агрессивными стратегиями отсутствуют, при этом в популяции присутствуют, как агенты с родственными стратегиями (например, "001033"), так и агенты, не отличающие родственников ("000033")...

Отдельно необходимо пояснить устойчивость "мирного" состояния популяции (третий период). Эта устойчивость вызвана высокой летальностью макромутаций, связанных с появлением действия "напасть". Т.е. стабильность существования режима, в котором отсутствуют агрессивные агенты, связана с «трудностью» мутационного перехода к агрессивным стратегиям, а не с устойчивостью «мирных» стратегий к вторжению агрессивных. Если в "мирную" популяцию добавить несколько взятых наугад агентов из первого "хищнического" периода, то система быстро перейдет в режим, соответствующий первому периоду (рис. 16). Это позволяет объяснить колебания численности популяции в третьем варианте модели при значении k3, удовлетворяющем условию NSmax(k3)  2NC (рис. 12в). В третьем варианте модели макромутации менее летальны, чем в четвертом, что не дает популяции "остановиться" в "мирном" состоянии...

Наличие скворцов создает отбор в сторону понижения энергии агента, такое понижение происходит за счет появления стратегий со все большей скоростью размножения. При этом если средний внутренний ресурс для агентов некоторой стратегии опускается ниже величины rs < k6, нападение на агентов этой стратегии становится не выгодно, так как в соответствии с определением взаимодействия между хищником и жертвой (см. таблицу 4), изменение ресурса хищника в этой ситуации становится отрицательным. Это делает возможным существование в популяции значительной доли голубей (рис. 18). С другой стороны, конкуренция между голубями действует, как фактор отбора в сторону увеличения внутреннего ресурса, т.к. агент, имеющий больший запас энергии, имеет большее время на поиск ресурса. Все эти факторы приводят к сложной коэволюции стратегий голубей, воронов и скворцов. Высокая конкуренция как внутри, так и между стратегиями ведет к отбору кооперирующихся агентов".

Суть - автор исследовал эволюцию поведенческих стратегий на основе виртуальных существ, способных занимать территорию, потреблять ресурсы и размножаться делением. "Можно грабить корованы", то есть можно было попытаться сожрать другое существо. Понятно, что строчка кода, задающая поведение конкретного существа, могла со временем видоизменяться и мутировать. Рассматривался вариант, в котором существа способны распознавать своих родственников.

Изначально сравнивались две стратегии - стратегия "голубя", который никогда не нападает на других, а в случае конфликта спасается бегством, и "ястреба", который является агрессивным хищником. Ещё был "буржуа", который окапывался на своей территории и атаковал всех, кто пытался на неё проникнуть.

Когда добавили возможность узнавать родственников, стихийно возникли ещё две продвинутые стратегии. "Вороны" - это умные хищники, которые никогда не атакуют своих (от пословицы "ворон ворону глаз не выклюет"). "Скворцы" - "распределённые буржуа", существа, которые, заняв территорию, начинают стремительно размножаться, но не покидают её, а держат круговую оборону, атакуя всех "неродственников". А так как ресурсы при размножении равномерно делятся между родителями и детьми, "скворцы" оказались довольно хилыми существами - они просто не успевали накопить жир перед очередным делением. Это, в свою очередь, стало дополнительным защитным механизмом - хищник не мог возместить свои энергетические потери, сожрав одного тощего "скворца". Обычно сжирали хищника...

Ну и дальше исследователь играл с количество еды, которую производит территория. Еды не хватает - все существа вынуждены вести кочевой образ жизни и нападать на других, рулят "вороны" и "ястребы". Еды с территории достаточно для прокорма одного существа - рулят "буржуа", отбор идёт в сторону вместимости желудка и возможности накапливать ресурсы. Хищники тоже присутствуют. Много еды - появляются "скворцы", которые сводят на ноль обычных хищников, в результате чего снова начинают размножатся миролюбивые голуби. В итоге, остаются три стратегии - умных "воронов", социальных "скворцов" и жирных "голубей", причём у "скворцов" отбор идёт по скорости деления, а у "голубей" - по способности накапливать ресурсы (потому что голуби постоянно перемещаются на большие расстояния, а для этого нужна энергия).
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments