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boidos

Un ejemplo de Boids creado en OpenGL

Boids es un programa de vida artificial , desarrollado por Craig Reynolds en 1986, que simula el comportamiento de bandada de aves y el movimiento grupal relacionado. Su artículo sobre este tema fue publicado en 1987 en las actas de la conferencia ACM SIGGRAPH . [1] El nombre "boid" corresponde a una versión abreviada de "objeto bird-oid", que se refiere a un objeto parecido a un pájaro. [2] El modelo boid de Reynolds es un ejemplo de un concepto general más amplio, para el cual se han desarrollado muchas otras variaciones desde entonces. El trabajo estrechamente relacionado de Ichiro Aoki es digno de mención porque se publicó en 1982, cinco años antes del artículo de Reynolds. [3]

Reglas aplicadas en Boids simples.

Detalles del modelo

Como ocurre con la mayoría de las simulaciones de vida artificial, Boids es un ejemplo de comportamiento emergente ; es decir, la complejidad de los Boids surge de la interacción de agentes individuales (los boids, en este caso) que se adhieren a un conjunto de reglas simples. Las reglas aplicadas en el mundo Boids más simple son las siguientes:

Se pueden agregar reglas más complejas, como evitar obstáculos y buscar metas.

El modelo básico se ha ampliado de varias maneras diferentes desde que Reynolds lo propuso. Por ejemplo, Delgado-Mata et al. [4] amplió el modelo básico para incorporar los efectos del miedo. Se utilizó el olfato para transmitir emociones entre animales, a través de feromonas modeladas como partículas en un gas de libre expansión. Hartman y Benes [5] introdujeron una fuerza complementaria al alineamiento que denominan cambio de liderazgo. Este novillo define la posibilidad del boid de convertirse en líder e intentar escapar.

El movimiento de los Boids puede caracterizarse como caótico (dividiendo grupos y comportamiento salvaje) u ordenado. Los comportamientos inesperados, como dividir las bandadas y reunirse después de evitar obstáculos, pueden considerarse emergentes.

El marco boids se utiliza a menudo en gráficos por computadora, proporcionando representaciones de aspecto realista de bandadas de pájaros y otras criaturas, como bancos de peces o manadas de animales. Se usó, por ejemplo, en el videojuego Half-Life de 1998 para las criaturas voladoras parecidas a pájaros que se ven al final del juego en Xen , denominadas "boid" en los archivos del juego.

El modelo Boids se puede utilizar para el control directo y la estabilización de equipos de vehículos terrestres no tripulados simples (UGV) [6] o micro vehículos aéreos (MAV) [7] en robótica de enjambre . Para la estabilización de equipos heterogéneos de UAV-UGV, Saska et al. adaptaron el modelo para utilizar la localización relativa a bordo. [8]

En el momento de la propuesta, el enfoque de Reynolds representaba un paso de gigante en comparación con las técnicas tradicionales utilizadas en la animación por ordenador para películas. La primera animación creada con el modelo fue Stanley y Stella en: Breaking the Ice (1987), seguida de un debut cinematográfico en la película de Tim Burton Batman Returns (1992) con enjambres de murciélagos generados por computadora y ejércitos de pingüinos marchando por las calles. de la ciudad de Gotham. [9]

El modelo boids se ha utilizado para otras aplicaciones interesantes. Se ha aplicado para programar automáticamente estaciones de radio multicanal de Internet. [10] También se ha utilizado para visualizar información [11] y para tareas de optimización. [12]

El biólogo Richard Dawkins hace referencia al modelo de Boids en su libro de 2009 The Greatest Show on Earth: The Evidence for Evolution . [13]

Ver también

Referencias

  1. ^ Reynolds, Craig (1987). "Rebaños, rebaños y escuelas: un modelo de comportamiento distribuido". Actas de la 14ª conferencia anual sobre gráficos por computadora y técnicas interactivas . Asociación de Maquinaria de Computación . págs. 25–34. CiteSeerX  10.1.1.103.7187 . doi :10.1145/37401.37406. ISBN 978-0-89791-227-3. S2CID  546350.
  2. ^ Bancos, Alec; Vicente, Jonatán; Anyakoha, Chukwudi (julio de 2007). "Una revisión de la optimización del enjambre de partículas. Parte I: antecedentes y desarrollo". Computación Natural . 6 (4): 467–484. CiteSeerX 10.1.1.605.5879 . doi :10.1007/s11047-007-9049-5. S2CID  2344624. 
  3. ^ Aoki, Ichiro (25 de agosto de 1982). "Un estudio de simulación sobre el mecanismo de escolarización de peces". Nippon Suisan Gakkaishi (Revista académica de pesca japonesa) . 48 (8): 1081–1088. doi : 10.2331/suisan.48.1081 . Consultado el 26 de noviembre de 2023 .
  4. ^ Delgado-Mata, Carlos; Martínez, Jesús Ibáñez; Abeja, Simón; Ruiz-Rodarte, Rocío; Aylett, Ruth (2007). "Sobre el uso de animales virtuales con miedo artificial en entornos virtuales". Computación de Nueva Generación . 25 (2): 145-169. doi :10.1007/s00354-007-0009-5. S2CID  26078361.
  5. ^ Hartman, Cristóbal; Beneš, Bedřich (julio de 2006). "Boids autónomos". Animación por ordenador y mundos virtuales . 17 (3–4): 199–206. doi :10.1002/cav.123. S2CID  15720643.
  6. ^ Min, Hongkyu; Wang, Zhidong (2011). Diseño y análisis de comportamiento de escape grupal para robots móviles autónomos distribuidos . Conferencia Internacional IEEE sobre Robótica y Automatización (ICRA). doi :10.1109/ICRA.2011.5980123.
  7. ^ Saska, Martín; Jan, Vakula; Libor, Preucil (2014). Enjambres de microvehículos aéreos se estabilizaron bajo una localización visual relativa . Conferencia Internacional IEEE sobre Robótica y Automatización (ICRA). doi :10.1109/ICRA.2014.6907374.
  8. ^ Saska, Martín; Vojtech, Vonasek; Tomás, Krajnik; Libor, Preucil (2012). Coordinación y navegación de equipos heterogéneos UAV-UGV localizados mediante enfoque ojo de halcón (PDF) . Conferencia internacional IEEE/RSJ sobre robots y sistemas inteligentes (IROS). Archivado desde el original (PDF) el 10 de agosto de 2017 . Consultado el 11 de agosto de 2019 .
  9. ^ Lebar Bajec, Iztok; Heppner, Frank H. (2009). «Vuelo organizado en aves» (PDF) . Comportamiento animal . 78 (4): 777–789. doi :10.1016/j.anbehav.2009.07.007. S2CID  53180059.
  10. ^ Ibáñez, Jesús; Gómez-Skarmeta, Antonio F.; Blat, Josep (2003). "DJ-boids: comportamiento colectivo emergente como programación de estaciones de radio multicanal". Actas de la octava conferencia internacional sobre interfaces de usuario inteligentes . págs. 248-250. doi :10.1145/604045.604089.
  11. ^ Moere, AV (2004). "Visualización de datos variables en el tiempo utilizando cuerpos de flocado de información". Actas del Simposio IEEE sobre visualización de información . págs. 97-104. CiteSeerX 10.1.1.208.7409 . doi :10.1109/INFVIS.2004.65. 
  12. ^ Cui, Zhihua; Shi, Zhongzhi (2009). "Optimización del enjambre de partículas boid". Revista internacional de aplicaciones y computación innovadoras . 2 (2): 77–85. doi :10.1504/IJICA.2009.031778.
  13. ^ Dawkins, Richard (2009). El espectáculo más grande de la Tierra: la evidencia de la evolución . Prensa libre . págs. 219-220. ISBN 978-1-61664-829-9.

Enlaces externos