【摘要】：集群行為(collective behavior)廣泛存在于自然界和人類社會中,例如羊群簇?fù)碇M(jìn)入農(nóng)屋,螞蟻的移動軌跡組織以及分工行為,魚群形成“誘餌球”的隊列行為,鳥群有組織地遷徙,以及細(xì)菌、細(xì)胞群體中的有趣的群體行為,另外還有人群擁堵現(xiàn)象,機(jī)器人協(xié)作等在近年受到了眾多不同學(xué)科研究者的廣泛關(guān)注以及研究。動物的集群行為有著令人著迷的自然現(xiàn)象,尤其是其能夠自組織地通過微觀上簡單的運動規(guī)則涌現(xiàn)出宏觀上復(fù)雜而和諧的集群動態(tài)行為。追逃問題屬于集群行為中的研究分支,有著悠久的研究歷史,個體數(shù)從一對一、一對多、多對一到多對多不斷發(fā)展。日本學(xué)者在2010年提出的簡單追逃模型中,捕食者/獵物群體選擇最近的獵物/捕食者群體進(jìn)行捕食/逃離,結(jié)果收到了廣泛好評,模型也得到了很多擴(kuò)展。本文在原模型基礎(chǔ)上,對捕食者引入了有限視野,提出了隨機(jī)行走策略以及重定位策略。結(jié)果表明,隨機(jī)行走策略下,當(dāng)捕食者只有較小視野范圍的時候,獵物種群生存時間隨著視野范圍的增加而冪律式減小。當(dāng)捕食者擁有較大視野范圍的時候,獵物種群生存時間恒為常數(shù)而不隨視野范圍的變化而變化。而在重定位策略下,種群生存時間先隨著捕食者視野范圍增大而冪律式減小,后再次不斷增大。獵物種群個體生存時間分布結(jié)果表明,在隨機(jī)行走策略下,獵物個體生存時間為雙峰分布,即存在兩個典型生存時間,而隨著捕食者視野范圍的增加,雙峰分布變?yōu)閱畏宸植?在重定位策略下,獵物個體生存時間則一直是單峰分布。對最短種群生存時間與捕食者數(shù)量之間關(guān)系的分析結(jié)果表明,在隨機(jī)行走策略下,兩者之間存在兩種冪律關(guān)系,冪指數(shù)分別為-2.3與-0.8,而在重定位策略下則只存在一種冪律關(guān)系,冪指數(shù)為-0.8。通過分析狩獵過程的能量消耗,我們發(fā)現(xiàn)在隨機(jī)行走策略下,無論獵物種群初始規(guī)模多大,最佳捕食者數(shù)量總是落在初始獵物數(shù)量6倍左右的位置。而在重定位策略下,狩獵能量消耗隨著捕食者數(shù)量的增加而線性增加,不再存在最佳捕食者數(shù)量。
【圖文】：

２．１空間環(huán)境逡逑空間環(huán)境為周期性邊界條件下的長Ｘ寬為ＬｘＬ的二維方格子網(wǎng)絡(luò)，其中，，逡逑Ｌ＝１００。如圖２－１所示，周期性邊界條件指的是在方格子網(wǎng)絡(luò)中，運動空間無逡逑邊界，上邊界和下邊界連通，左邊界和右邊界連通，當(dāng)個體運動出其中的一條逡逑邊界，則其將會在另一端的邊界上重新出現(xiàn)。本文考慮個體的空間體積效應(yīng)，逡逑因此方格子網(wǎng)絡(luò)中的每個格點只有兩種狀態(tài)，為空或者被一個捕食者／獵物所逡逑占據(jù)。逡逑１邋！邋［邋｜逡逑圖２－１具有周期邊界條件的方格子網(wǎng)絡(luò)逡逑２．２運動規(guī)則逡逑在方格子網(wǎng)絡(luò)中，捕食者和獵物速度大小相同，在每一時間步移動一個格逡逑子的距離，速度方向在上下左右四個方向中以均等概率隨機(jī)選擇一個。獵物個逡逑體均擁有全局視野，即獵物可以看到空間中所有的其他個體，而捕食者個體只逡逑擁有局部視野，即只能看到其視野范圍內(nèi)的個體。逡逑在模型演化的初始狀態(tài)

２．１空間環(huán)境逡逑空間環(huán)境為周期性邊界條件下的長Ｘ寬為ＬｘＬ的二維方格子網(wǎng)絡(luò)，其中，逡逑Ｌ＝１００。如圖２－１所示，周期性邊界條件指的是在方格子網(wǎng)絡(luò)中，運動空間無逡逑邊界，上邊界和下邊界連通，左邊界和右邊界連通，當(dāng)個體運動出其中的一條逡逑邊界，則其將會在另一端的邊界上重新出現(xiàn)。本文考慮個體的空間體積效應(yīng)，逡逑因此方格子網(wǎng)絡(luò)中的每個格點只有兩種狀態(tài)，為空或者被一個捕食者／獵物所逡逑占據(jù)。逡逑１邋！邋［邋｜逡逑圖２－１具有周期邊界條件的方格子網(wǎng)絡(luò)逡逑２．２運動規(guī)則逡逑在方格子網(wǎng)絡(luò)中，捕食者和獵物速度大小相同，在每一時間步移動一個格逡逑子的距離，速度方向在上下左右四個方向中以均等概率隨機(jī)選擇一個。獵物個逡逑體均擁有全局視野，即獵物可以看到空間中所有的其他個體，而捕食者個體只逡逑擁有局部視野，即只能看到其視野范圍內(nèi)的個體。逡逑在模型演化的初始狀態(tài)
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O175

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 陳龍;趙民;康永來;韓松;高華宇;;追逃問題的運動學(xué)分析[J];導(dǎo)彈與航天運載技術(shù);2016年02期

2 齊征;韓戰(zhàn)鋼;;遮擋環(huán)境中的群體追逃行為研究[J];北京師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2015年01期

本文編號：2552098