NetLogo模型汇总

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NetLogo与复杂系统

NetLogo是最有意思的多主体建模工具乃至计算机建模工具之一,它直观、丰富、有趣,学习曲线平滑。从元胞自动机、沙堆模型到SIR病毒传播、人工社会模型等等,NetLogo可以通过简单算法对复杂系统进行建模。这些经典模型与NetLogo共同出现,我们早已将NetLogo视为复杂系统建模的第一选择。

项目目标

为了更好的普及NetLogo语言和复杂系统理论,我们发起NetLogo词条众包项目。 旨在为NetLogo的中文学习者提供更好的学习参考资料,也为复杂科学爱好者提供简单有趣的入门途径。

本项目计划从NetLogo软件自带的模型库中,遴选出与复杂科学有关的模型,逐一搬运和翻译,建立集智百科词条。并在翻译过程中同步梳理模型中涉及到的复杂科学理论和方法,建立相应的索引。

你将获得

词条生产者将会更深入的学习和理解Netlogo模型,以及复杂系统基础理论。词条生产过程也是大家交换知识,共同学习的过程,生产的成果将为Netlogo社区和复杂科学社区建立优质的学习参考资料。

参与本次词条梳理工作的志愿者,完成工作可享受积分兑换奖励,详见激励制度

编辑规范

本次NetLogo模型汇总词条项目旨在对复杂科学相关的模型进行梳理,建立完善的模型页面。

  • 复杂科学相关NetLogo模型,对英文的模型描述进行翻译,建立集智百科词条。
  • 梳理与模型相关的知识点,对词条进行知识点的补充与完善。
  • 梳理词条中涉及到的复杂科学理论和方法,建立相应的标签/索引。


在编辑词条过程中应尊重原文的表述,根据自己的理解判断添加相应的翻译,检查译文是否符合汉语习惯,在初步了解相关背景的同时添加自己的思考。(详细的百科词条编辑案例语法可学习:编辑案例

由于Netlogo词条编辑的来源在NetLogo模型库,本次词条梳理工作将由志愿者手动将模型内容添加到相应词条页面,并添加相应的中文翻译及模型代码。

编辑模板

鸟群模型

小编为本次NetLogo模型准备了词条模板:Flocking

  • 所有模型建立为英文页面(保留NetLogo中模型名称)
  • 整理模型需要遵守如下框架,其中大部分内容为Netlogo模型库中的注释,保留英文并添加中文翻译即可:
    • 模型的基本介绍及其背景(可自行添加更多的解释)
    • 模型的运行规则(来自于NetLogo)
    • 算法的实现(来自于NetLogo)
    • 编者推荐(可自行推荐)
    • 相关模型(可自行推荐)
  • 现阶段的模型梳理主要旨在整理NetLogo中复杂科学相关的模型手册,算法的实现不限于NetLogo平台,我们鼓励大家提供更加完善的不同语言的算法实现。

任务领取中心

NetLogo模型词库
模型名称 模型类别 优先级 备注 标签 相关标签 认领人 认领时间 完成时间
Flocking 多主体 *** 鸟群模型 多主体 boids AvecSally 2022.04.16 2022.04.19
Fireflies 多主体 *** 萤火虫同步闪烁 多主体,同步模型 同步
Ants 多主体 *** 蚂蚁通过信息素,找到最短觅食路径 多主体,优化算法,蚁群算法
Repressilator 1D 多主体 *** 一维基因调控网络。 调控网络 基因调控网络
Virus 多主体 *** 病毒传播,SIR模型 传播动力学 SIR,流行病传播 董小圈 2022.04.20
Vision Evolution 多主体 *** 水生生物(鱼类)演进到陆地过程中,眼睛大小的进化 复杂适应系统 自然选择,演化
Sex Ratio Equilibrium 多主体 *** 探索成年男女比例接近1:1的原因 种群动力学,多主体 演化
Wolf Sheep Stride Inheritance 多主体 *** 狼捕食羊,奔跑速度可以遗传 种群动力学 生态系统,食物链/网 王嘉旋 2022.04.20
Fur 其他 *** 动物身上斑纹的形成,细胞分泌两种物质促进或抑制颜色的形成。 动力系统 斑图,图灵斑图
Enzyme Kinetics 多主体 *** 酶促动力学。化学反应中酶,底物,和产物之间的动力学关系。 动力系统 酶促动力学
DLA 多主体 *** 粒子做布朗运动,当粒子相遇时聚合到一起,形成分形图案 动力系统,斑图,分形 布朗运动,分形,分形树,DLA
DLA Alternate 多主体 *** 同DLA模型,区别在于粒子的接触是点,固定位置更加精确 动力系统,斑图 DLA
DLA Alternate Linear 多主体 *** 同DLA模型,区别在于初始固定粒子不是一个单点,而是一条直线。模型很像珊瑚生长的过程 动力系统,斑图 DLA
GasLab Maxwells Demon 多主体 *** 麦克斯韦妖。一个密闭容器分为左右两边,麦克斯韦妖可以识别每个分子的速度,让速度快的分子进入一侧,速度慢的进入另一侧。从而违反热力学第二定律。 热力学第二定律,麦克斯韦妖
GasLab Second Law 多主体 *** 通过气体模型描述热力学第二定律。气体分为两个部分,初始时候气体分布不平衡,随着时间进行,气体速度趋同,熵增。螺旋桨运动减弱 ?,理想气体模型 热力学第二定律,熵
Ising 多主体 *** 通过自旋子(spins)从微观角度解释磁性的产生。 伊辛模型,自旋模型 统计物理,相变,随机过程
Membrane Formation 多主体 *** 细胞膜的形成。
N-Bodies 多主体 *** 多体问题。多个质量体在引力作用下的运动 动力系统 多体问题,混沌
Sandpile 多主体 *** 沙堆模型。每个格子可以容纳3粒沙,否则格子中的沙将滑向邻居格子。当沙不断向平面中的格子下落时,将自发到达临界状态而形成崩塌。与沙粒模型不同的是,沙堆模型中沙粒落在平面的网络上。 多主体 自组织,临界现象,幂律分布
Osmotic Pressure 多主体 *** 渗透压模型。容器中有溶剂,溶质以及半透膜(只允许溶剂分子通过)。根据渗透的依数性原理(即由数量决定),溶剂分子将会移动使膜两侧压力平衡。 多主体
Artificial Neural Net - Perceptron 多主体 *** 人工神经网络-感知机模型。使用agent模拟神经元的功能,即接收不同输入信号,当信号的和(带权重)超出某个阈值时,输出1,否则输出-1. 多主体,神经网络 感知机
Artificial Neural Net - Multilayer 多主体 *** 人工神经网络-多层感知机模型。使用agent模拟神经元的功能,即接收不同输入信号,当信号的和(带权重)超出某个阈值时,输出1,否则输出-1. 这里使用了两层感知机,中间层也成为隐藏层,并且接收输入信号后,做了sigmoid变换再输出。 多主体,神经网络 多层感知机,前馈神经网络
Brian's Brain 元胞自动机 *** 布莱恩的大脑。二维元胞自动机模型,每个节点有3种状态,与一般的二维元胞自动机相比,该模型可以形成更多稳定的构型。 元胞自动机,二维元胞自动机
CA 1D Elementary 元胞自动机 *** 一维元胞自动机。元胞自动机是通过和邻居的互动规则决定下一步状态的计算机。一维元胞自动机的邻居只有左右两个。本模型是一维元胞自动机的集合,可以选择256条规则中的一条 元胞自动机,一维元胞自动机
Life Turtle-Based 元胞自动机 *** 生命游戏的turtle版本。生命游戏是著名的二维元胞自动机 元胞自动机,二维元胞自动机 生命游戏
Life 元胞自动机 *** 著名的二维元胞自动机。 元胞自动机,二维元胞自动机 生命游戏
Dining Philosophers 多主体 *** 哲学家的晚宴,同步模型。哲学家在圆桌上准备吃饭,叉子在每两个人之间。每个人吃饭需要左右两把叉子。设计策略使得所有人能较均衡的吃到食物。 同步模型
K-Means Clustering 多主体 *** 目标是将散点聚类。设定k个类别数,和每个类初始的中心点,所有点计算和每个中心点的聚类,按最近的距离赋予类别k.迭代计算 优化算法 聚类,K-means,机器学习
PageRank 多主体 *** 使用迭代算法确定网络上节点的中心性。 优化算法 节点中心性,网络节点排序,机器学习
Particle Swarm Optimization 多主体 *** 粒子集群优化算法。 优化算法,集群优化算法 机器学习,PSO,fitness landscape,适应度函数
Robby the Robot 多主体 *** 扫地机器人。机器人可以执行7种动作,并有相应的奖励和惩罚。根据遗传算法产生新的动作策略 优化算法,遗传算法
Simple Genetic Algorithm 多主体 *** 简单遗传算法。使用一个简单的目标,即生成全1的数字串,来说明遗传算法的原理。 遗传算法,组合优化
Vants 元胞自动机 *** 朗顿的蚂蚁。在运行1万多步后会产生有一定规则的路劲。 元胞自动机 朗顿的蚂蚁
Fire 多主体 *** 森林火灾模型。火沿着森林蔓延,当森林密度达到阈值时整个森林都会燃烧、 多主体 临界现象
Percolation 多主体 *** 渗流。本模型描绘石油在土中渗透的过程。 渗流
River Meanders 多主体 *** 河流变迁。描绘土,水,流三者的相互作用。包括土的沉淀和流的侵蚀,从而形成蜿蜒的河流。 多主体 河道形成
Flocking Vee Formations 多主体 ** 鸟群按规则形成V字形 多主体
Honeycomb 多主体 ** 蜜蜂建造六边形蜂房 多主体
Moths 多主体 ** 飞蛾靠近光源并环绕飞行 多主体
Ant Lines 多主体 ** 蚁队从巢穴出发奔向食物,形成觅食曲线 多主体
Boiling 元胞自动机 ** 水沸腾,通过吸热散热形成斑图 元胞自动机
B-Z Reaction 元胞自动机 ** 在两种状态中振荡的化学反应 元胞自动机,正反馈,负反馈
Blood Sugar Regulation 多主体 ** 血糖调节。胰岛素,胰高血糖素和血糖含量相互作用。 反馈 自适应系统
Disease Solo 多主体 ** 单病例疾病传播. 感染者追逐易感者,或易感者躲避感染者 传播动力学 流行病传播
CRISPR Bacterium 多主体 ** 细菌对抗病毒 复杂适应系统 免疫,CRISPR
GenDrift P global 多主体 ** 基因漂变,性状的遗传可以是随机的,与选择压力无关 多主体 基因演化,基因漂变
Bacterial Infection 多主体 ** 细菌抗生素演化 复杂适应系统 自然选择,人工选择
Bug Hunt Camouflage 多主体 ** 鸟捕虫。观察者充当鸟的角色,虫根据自然选择会改变颜色,伪装自己 复杂适应系统 自然选择,模型观察者可互动
Bug Hunt Speeds 多主体 ** 鸟捕虫。观察者充当鸟的角色,不同条件下快的或慢的更容易虫被吃掉 复杂适应系统 自然选择,人工选择,模型观察者可互动
Mimicry 多主体 ** 拟态,物种模仿其他物种的颜色或其他有利性状。 复杂适应系统 自然选择,拟态
Fairy Circles 多主体 ** 沙漠中草环(外圈草,中间是荒地)的形成 复杂适应系统 自然选择,演化
Algae 多主体 ** 藻类在水中垂直往复迁移 复杂适应系统 自然选择,演化
Rabbits Grass Weeds 多主体 ** 兔,草,种子 种群动力学 生态系统,食物链/网
Rock Paper Scissors 混合 ** 石头剪刀布 种群动力学 生态系统
Simple Birth Rates 多主体 ** 出生率如何影响种群数量 种群动力学
Shepherds 多主体 ** 牧羊人,目标是将羊赶到一个羊圈中 决策
Termites 多主体 ** 白蚁,目标是将木屑搬到一个木屑堆中 决策
Radical Polymerization 多主体 ** 自由基聚合反应。自由基与单质聚合形成长链聚合物。 动力系统 Chemical kinetics(化学动力学),反应动力学
Gas Chromatography 多主体 ** 气相色谱法,不同分子通过某一材料时有不同的速度,据此区分不同的分子 色谱
Crystallization Basic 多主体 ** 结晶。描述熔融的金属冷却的过程,外层低温部分先冷却,随后里层原子冷却时又受到相邻外层原子的影响。 结晶动力学
Crystallization Directed 多主体 ** 金属冷却结晶过程一般是从外向内。如果加热部分外表面的,使这部分冷却延迟,就可以产生不同的结晶形状。 结晶动力学
Heat Diffusion 元胞自动机 ** 热传导。模拟热量在薄片上的传导 偏微分方程,扩散方程 导热动力学
Lennard-Jones 多主体 ** 描述原子在势能和温度的作用下,采用蒙特卡罗方法做随机运动.即原子先随机转移到下一个位置,然后根据概率条件判断该次转移保留或取消 蒙特卡罗模拟 统计物理
Reactor Top Down 多主体 ** 核裂变反应。描述在核裂变时中子,轰击铀核产生新的中子这一链式反应。以及用控制棒吸收中子,控制能量释放的过程。 反馈 链式反应,核裂变
Reactor X-Section 多主体 ** 描述核反应堆中的核裂变反应。核裂变时中子轰击铀核产生新的中子——链式反应。反应容器中控制棒的深度控制反应速率 反馈 核裂变,链式反应
Sand 多主体 ** 沙粒模型。由4条规则描绘沙粒下落时的相互作用规律。 元胞自动机 自组织
Turbulence 元胞自动机 ** 湍流模型。由层流到湍流可以由液体单元的耦合强度引起,也可以由摩擦引起。并且从层流到湍流存在临界现象。 元胞自动机 连续元胞自动机,耦合晶格,临界现象
CA 1D Rule 110 元胞自动机 ** 110号规则下的元胞自动机,现象是从一个点变成以直角三角形 一维元胞自动机,元胞自动机
CA 1D Rule 250 元胞自动机 ** 250号规则的元胞自动机,现象是从一点开始生成等腰三角形。 一维元胞自动机,元胞自动机
CA 1D Rule 30 Turtle 元胞自动机 ** 30号规则的元胞自动机,agent是turtle. 一维元胞自动机,元胞自动机
CA 1D Rule 90 元胞自动机 ** 90号规则的元胞自动机,agent是patch. 一维元胞自动机,元胞自动机
CA 1D Totalistic 元胞自动机 ** 有3种状态的一维元胞自动机 一维元胞自动机,元胞自动机
CA Continuous 元胞自动机 ** 一维连续元胞自动机 一维元胞自动机,元胞自动机
CA Stochastic 元胞自动机 ** 一维随机元胞自动机。此元胞自动机的行为是随机的,依概率觉得,可以模拟晶体生长,沸腾,湍流等过程。 一维元胞自动机,元胞自动机
Hex Cell Aggregation 元胞自动机 ** 细胞排列在六边形的格子中,每个细有激活和死亡两种状态,细胞按照规则,由邻居的状态决定下一步的状态。设置不同的规则,呈现不同的pattern. 二维元胞自动机
Particle System Flame 多主体 ** 用粒子模拟火焰。每个粒子在上升时受到火焰中心的力 粒子系统 计算机图形学
Robotic Factory 多主体 ** 使用模拟的机器人按规则进行生产线作业。 决策 自组织
SmoothLife 元胞自动机 ** 连续版本的生命游戏。主要是patch的值变得连续,以及cell的状态变得连续 动力系统 生命游戏
Erosion 多主体 ** 河流侵蚀。河流经过地表时,土层侵蚀下沉。 多主体 地球科学
Lightning 多主体 ** 闪电的形成。 多主体
Follower 多主体 * 分散的turtle按规则跟随或被跟随,形成长链。 多主体
GenJam - Duple 其他 * 遗传算法生成鼓的节奏 优化算法,遗传算法
Daisyworld 多主体 * 雏菊世界,两种雏菊和环境相互作用 复杂适应系统
Chaos in a Box 其他 * 小球在盒子中的运动 混沌
Kicked Rotator 其他 * 单个粒子,接受周期性的脉冲力(kicked),沿着圆周无摩擦、无引力的运动。当击打强度超过某阈值时,会出现混沌现象。 动力系统 混沌,相图
Kicked Rotators 多主体 * 多个粒子按Kicked Rotator的规则同时运动, 动力系统 混沌,相图,混沌海洋
Crystallization Moving 多主体 * 结晶过程中,原子可以移动。此时会在金属中形成空腔 结晶动力学
Dislocation Motion and Deformation 多主体 * 外力作用引发的材料中的应力和应变,尤其是边缘错位现象。 分子动力学模拟,材料模拟
Polymer Dynamics 元胞自动机 * 化学单体和相邻的化学单体互相作用,形成聚合物。建议在3D视图下观看 元胞自动机 材料模拟
Solid Diffusion 多主体 * 固体扩散。具体的,是空位扩散。即由温度和金属晶体中的空位引起的扩散作用。 材料模拟,固体扩散
Random Balls 多主体 * 小球在平面上随机运动,并画出小球质心的运动轨迹。会发现小球增多时,质心的轨迹逐渐局限在某一范围,并且中间厚边缘少 统计物理
Thermostat 其他 * 恒温器模型。恒温器有开和关两种状态,当温度较高时处于关状态,当温度较低时处于开状态。从而实现温度的调节。 反馈 系统控制
Lattice Gas Automaton 元胞自动机 * 晶格气体元胞自动机。用于描绘圆形波的传播。在这个模型中,每个cell的邻居采用的是2*2 Margolus neighborhood. 元胞自动机 流体力学
Wave Machine 多主体 * 波在膜上的传播。在膜上有振源,膜的刚度影响传播性质,振幅相同时,刚度越大,传播越快。 多主体 波动现象
Particle System Fountain 多主体 * 粒子系统山峰。每个粒子从底部向上,出发受到引力,风,粘滞力的影响改变轨迹,形成山峰的形状。 粒子系统 计算机图形学
Climate Change 多主体 * 气候变化。模拟阳光,云层,地面,co2作用下气温的变化。 多主体 气候模拟
Raindrops 多主体 雨滴在池塘中的传播。模型表明液体表面张力越大,波传播越慢。
Painted Desert Challenge 多主体 白蚁搬运木屑。木屑有不同的颜色, 决策 去中心化决策
Particle System Waterfall 多主体 粒子系统瀑布。每个粒子从左上方产生,受重力,风,粘滞力以及地面产生的作用,形成瀑布的形状。 粒子系统 计算机图形学
Turing Machine 2D 其他 二维图灵机。在二维空间上有多个读写头的图灵机。图灵机根据自带的规则集,自身状态和环境状态产生动作。 图灵机
Simulated Annealing 多主体 模拟退火。系统有一个能量函数,目标是使全局能量函数最小化。系统随机产生一些变化,如果该变化使能量函数减小,则接受变化。否则以一定概率接受变化。 模拟退火,优化算法
Wandering Letters 多主体 字母拼字。每个字母知道前一个字母和所在单词的长度。当字母运动时,字母通过跟随其目标实现正确的排列。 多主体

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