《秩序性群體行為的計算機模擬——以魚群為例》是2018年科學出版社出版的圖書，作者是鄭美紅。
基本介紹
- 書名：秩序性群體行為的計算機模擬——以魚群為例
- 作者：鄭美紅
- 出版社：科學出版社
- 出版時間：2018年10月01日
- ISBN：9787030589903
內容簡介,目錄,
內容簡介
大規模群體行為可以如千軍萬馬，整齊有序，也可以隨時變換隊形，宛如一個生命體，這就是秩序性群體行為。秩序性群體行為的生成機制是什麼?進行秩序性群體行為可以帶來怎樣的好處?本書以魚群為例，採用對魚的個體行為進行動力學建模並進行計算機模擬的方法，嘗試回答上述兩個問題。元捕食魚時，當對魚的個體以適當擊才戰比例進行模仿及碰撞迴避行為時，可生成最優秩序性群體行為;遭遇捕食時，以適當比例進行模仿、碰撞迴避以及乃頁乎恥逃生行為的個體能夠生成最優群體逃生行為。最重要的是，遭遇捕食魚時進行秩序性群體行為，除了可發揮稀釋效果和混亂效果，並行遊動效果可使群體最大限度地保護到每一個個體。
目錄
前言
第一部分 群體行為及其中的未解之謎——秩序性群體行為
第1章 動物群體及秩序性群體行為 3
1.1動物的生活方式 3
1.2動物為什麼群居 5
1.3動物的秩序性群體行為 7
1.3.1動物秩序性群體行為的特點 7
1.3.2鳥的秩序性群體行為 9
1.3.3魚的秩序性群體行為 10
1.4關於魚的秩序性群體行為研究的問題 13
第2章 為什麼及如何研究魚的秩序性群體行為 15
2.1魚的群體行為的特殊之處 15
2.2無時不在的秩序性群體行為 16
2.3魚的秩序性群體行為研究的兩大問題 18
2.3.1魚的秩序性群體行為的生成及維持 18
2.3.2魚為什麼要進行秩序性群體行為 19
2.4魚的秩序性群體行為研乎榆催鍵微歡究的主要手段 22
2.5研究魚的秩序性群體行為的意義 23
第3章 魚群的經典研究 25
3.1牛頓動力學模型 25
3.2個體決策模型 27
第4章 魚的個體行為模型構建的基礎 32
4.1可以同時兼顧多個目的而採取行動的魚 33
4.2魚的運動方向和速度可以被分別決定 36
4.3視覺系統和側線同時發揮作用 37
4.4遭遇捕食魚攻擊時被食魚的逃離方向 39
第一部分 結語 43
第二部分 如何生成並維持秩序性群體阿抹愚殃行為
第5章 生成秩序性群體行為的個體行為決策模型 47
5.1魚的秩序性群體行為研究的第一個問題 47
5.2魚的秩序性群體行為模型 48
5.2.1魚如何決定其個體行為 48
5.2.2魚的相互作用區域 49
5.2.3魚的模仿行為 50
5.2.4魚的碰撞迴避行為 51
5.3魚的運動方向、速度的決定及位置 52
5.3.1運動方向 52
5.3.2遊動速度 55
5.3.3所在位置 55
第6章 魚的秩序性群體行為的評價變數 57
6.1魚群的極性%(￡) 57
6.2平均最近鄰距離77NND(￡) 58
6.3魚群所占據的空間大小77EX(t) 59
6.4碰撞頻率77CF 59
6.5四個評價變數的重要性分析 60
第7章 魚的秩庫性群體行為生成的計算機模擬 61
7.1計算機模擬的實驗條件 61
7.2魚的模仿行為在魚群形成中的作用 61
7.3魚的秩序性群體行為評價變棕驗量隨時間的變化 63
7.3.1 77p(t)、章愚疊'ONND(t)和OEX(t)隨時間的變化 63
7.3.2 77p(t)、'ONND(t)和OEX(t)的時間平均值及77CF與的依存關係 65
7.4相互作用區域、魚群速度分布的參數對魚的秩序性群體行為的影響 70
7.5魚的秩序性群體行為中的自組織臨界性 72
第8章 魚的秩序性群體行為在外界擾動下的動態穩定性 75
8.1外界擾動的形式 75
8.2受到外界擾動時魚群的動態穩定性的評價指標 79
8.3魚個體的模仿行為係數yAL的取值範圍 81
8.4分裂型擾動下魚群的動態穩定性 81
8.5發散型擾動下魚群的動態穩定性 85
8.6擾動時時發生，自我恢復才是王道 88
第二部分 結語 91
第三部分 為什麼進行秩序性群體行為
第9章 遭遇捕食魚攻擊時魚的個體行為模型 95
9.1遭遇捕食魚攻擊時魚的群體逃生行為 95
9.2魚的秩序性群體行為模型的擴展 97
9.2.1慮及能量消耗 97
9.2.2壘的逃生戰術 99
9.2.3危險反應區域 100
9.2.4魚的運動方向 101
9.2.5魚運動速度的決定方法 104
9.3捕食魚的攻擊方法 105
9.3.1攻擊目標的決定方法 106
9.3.2捕食魚運動方向的決定方法 108
9.3.3捕食魚運動速度的決定方法 109
9.4個體逃生戰術有效性的評價指標 110
9.5群體逃生行為的分析變數 111
9.5.1捕食魚的目標變換率 112
9.5.2群的分裂機率以及分裂的子群體數量 112
9.6捕食魚和被食魚個體行為的參數 113
9.6.1被食魚的秩序性群體行為的參數和逃生戰術的參數113
9.6.2表征捕食魚能力的參數 118
第10章 最優群體逃生行為中魚個體的逃生戰術 119
10.1被食魚的逃生行為係數與捕食魚的成功捕食時間之間的關係 120
10.2被食魚的逃生行為係數與捕食魚的成功捕食率間的關係 121
10.3最優個體逃生戰術存在的理由 122
10.3.1成為目標起到被捕獲的時間 122
10.3.2因遭遇捕食魚的攻擊而導致魚群分裂的情況 123
10.3.3單位時間內捕食魚攻擊目標的變換次數 125
10.4魚群規模的效果 126
10.4.1魚群規模對成功捕食時間的影響 127
10.4.2魚群規模效果產生的原因 127
10.4.3危險反應區域大小帶來的影響 128
10.4.4因魚群規模的變化導致的最優逃生行為係數最的變化 130
10.5由魚的群體逃生行為所想到的 132
第11章 並行遊動效果與最優群體逃生行為 134
11.1雜聚群與有序群的比較 134
11.2雜聚群的混亂效果 135
11.2.1雜聚群模型及雜聚群的生成 135
11.2.2雜聚群對群中個體的保護效果 139
11.3有序群與雜聚群在群體逃生效果上的差異 141
11.4並行遊動可以產生好的防禦和逃生效果的原因 143
11.4.1單位時間內捕食魚攻擊目標的變換次數 143
11.4.2攻擊目標周圍的魚的密度差異 144
11.4.3感覺到危險的被攻擊目標的運動方向與理想逃離方向和周圍魚的運動方向的偏離 146
11.5並行遊動效果的全域性 149
11.6魚群中群體效果的層級性 152
第12章 異質魚對群體逃生行為的影響 155
12.1混有行為異質魚時的群體逃生行為 157
12.1.1自私自利的個體帶給群體逃生行為的影響 158
12.1.2有行為異質魚混入的魚群的最優群體逃生行為163
12.2外觀異質魚的破壞性力量 165
12.2.1對可產生最優群體逃生行為的魚群的影響 166
12.2.2混雜有外觀異質魚時魚群的最優群體逃生行為169
第三部分 結語 172
參考文獻 173
後記 177
5.3.1運動方向 52
5.3.2遊動速度 55
5.3.3所在位置 55
第6章 魚的秩序性群體行為的評價變數 57
6.1魚群的極性%(￡) 57
6.2平均最近鄰距離77NND(￡) 58
6.3魚群所占據的空間大小77EX(t) 59
6.4碰撞頻率77CF 59
6.5四個評價變數的重要性分析 60
第7章 魚的秩庫性群體行為生成的計算機模擬 61
7.1計算機模擬的實驗條件 61
7.2魚的模仿行為在魚群形成中的作用 61
7.3魚的秩序性群體行為評價變數隨時間的變化 63
7.3.1 77p(t)、'ONND(t)和OEX(t)隨時間的變化 63
7.3.2 77p(t)、'ONND(t)和OEX(t)的時間平均值及77CF與的依存關係 65
7.4相互作用區域、魚群速度分布的參數對魚的秩序性群體行為的影響 70
7.5魚的秩序性群體行為中的自組織臨界性 72
第8章 魚的秩序性群體行為在外界擾動下的動態穩定性 75
8.1外界擾動的形式 75
8.2受到外界擾動時魚群的動態穩定性的評價指標 79
8.3魚個體的模仿行為係數yAL的取值範圍 81
8.4分裂型擾動下魚群的動態穩定性 81
8.5發散型擾動下魚群的動態穩定性 85
8.6擾動時時發生，自我恢復才是王道 88
第二部分 結語 91
第三部分 為什麼進行秩序性群體行為
第9章 遭遇捕食魚攻擊時魚的個體行為模型 95
9.1遭遇捕食魚攻擊時魚的群體逃生行為 95
9.2魚的秩序性群體行為模型的擴展 97
9.2.1慮及能量消耗 97
9.2.2壘的逃生戰術 99
9.2.3危險反應區域 100
9.2.4魚的運動方向 101
9.2.5魚運動速度的決定方法 104
9.3捕食魚的攻擊方法 105
9.3.1攻擊目標的決定方法 106
9.3.2捕食魚運動方向的決定方法 108
9.3.3捕食魚運動速度的決定方法 109
9.4個體逃生戰術有效性的評價指標 110
9.5群體逃生行為的分析變數 111
9.5.1捕食魚的目標變換率 112
9.5.2群的分裂機率以及分裂的子群體數量 112
9.6捕食魚和被食魚個體行為的參數 113
9.6.1被食魚的秩序性群體行為的參數和逃生戰術的參數113
9.6.2表征捕食魚能力的參數 118
第10章 最優群體逃生行為中魚個體的逃生戰術 119
10.1被食魚的逃生行為係數與捕食魚的成功捕食時間之間的關係 120
10.2被食魚的逃生行為係數與捕食魚的成功捕食率間的關係 121
10.3最優個體逃生戰術存在的理由 122
10.3.1成為目標起到被捕獲的時間 122
10.3.2因遭遇捕食魚的攻擊而導致魚群分裂的情況 123
10.3.3單位時間內捕食魚攻擊目標的變換次數 125
10.4魚群規模的效果 126
10.4.1魚群規模對成功捕食時間的影響 127
10.4.2魚群規模效果產生的原因 127
10.4.3危險反應區域大小帶來的影響 128
10.4.4因魚群規模的變化導致的最優逃生行為係數最的變化 130
10.5由魚的群體逃生行為所想到的 132
第11章 並行遊動效果與最優群體逃生行為 134
11.1雜聚群與有序群的比較 134
11.2雜聚群的混亂效果 135
11.2.1雜聚群模型及雜聚群的生成 135
11.2.2雜聚群對群中個體的保護效果 139
11.3有序群與雜聚群在群體逃生效果上的差異 141
11.4並行遊動可以產生好的防禦和逃生效果的原因 143
11.4.1單位時間內捕食魚攻擊目標的變換次數 143
11.4.2攻擊目標周圍的魚的密度差異 144
11.4.3感覺到危險的被攻擊目標的運動方向與理想逃離方向和周圍魚的運動方向的偏離 146
11.5並行遊動效果的全域性 149
11.6魚群中群體效果的層級性 152
第12章 異質魚對群體逃生行為的影響 155
12.1混有行為異質魚時的群體逃生行為 157
12.1.1自私自利的個體帶給群體逃生行為的影響 158
12.1.2有行為異質魚混入的魚群的最優群體逃生行為163
12.2外觀異質魚的破壞性力量 165
12.2.1對可產生最優群體逃生行為的魚群的影響 166
12.2.2混雜有外觀異質魚時魚群的最優群體逃生行為169
第三部分 結語 172
參考文獻 173
後記 177
