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其中,<math>\theta_1</math>是朝向感知到的质心的方向(不包括 boid i 的质心),<math>\theta_2</math>是朝向最近 boid 的方向,<math>\theta_3</math>是朝向所有其他 boid 的平均航向(在 20 单位范围内),<math>\theta_2</math>是 boid <math>i</math> 的速度与 20 单位范围内其他 boid 的平均速度的差异,<math>r₁</math>和 <math>r₂</math>是范围 [-0.01, 0.01] 内的随机数。参数向量 <math>α</math>(所有 <math>α</math> ∈ [0,1])决定了每个因素的相对贡献。环形距离按照标准方式计算,既可以跨越边界也可以不跨越边界。质心位置通过迭代计算以最小化每个boid与其他boid的环形距离(即不是与质心的平均距离,从而避免边界伪影)。
 
其中,<math>\theta_1</math>是朝向感知到的质心的方向(不包括 boid i 的质心),<math>\theta_2</math>是朝向最近 boid 的方向,<math>\theta_3</math>是朝向所有其他 boid 的平均航向(在 20 单位范围内),<math>\theta_2</math>是 boid <math>i</math> 的速度与 20 单位范围内其他 boid 的平均速度的差异,<math>r₁</math>和 <math>r₂</math>是范围 [-0.01, 0.01] 内的随机数。参数向量 <math>α</math>(所有 <math>α</math> ∈ [0,1])决定了每个因素的相对贡献。环形距离按照标准方式计算,既可以跨越边界也可以不跨越边界。质心位置通过迭代计算以最小化每个boid与其他boid的环形距离(即不是与质心的平均距离,从而避免边界伪影)。
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这里测试了三种不同的条件。条件 R(随机)产生了接近随机的 boid 行为<math>[ \alpha_R = \begin{bmatrix} 0.01 & 0.01 & 0.01 & 0.01 & 0.01 & 0.01 \end{bmatrix} ]</math>。条件 L(低)通过增强对速度匹配的强依赖性引发了较差的群集行为;在这种条件下的 boid 趋向于半刚性的队形移动<math>[ \alpha_L = \begin{bmatrix} 0.1 & 0.1 & 0.6 & 0.6 \end{bmatrix} ]</math>。条件 H(高)引发了引人注目的群集行为;参数集(α<sub>H</sub> = [0.1, 0.3, 0.3, 0.3])是手动选择的。每种条件下 boid 和质心轨迹的示例显示在图 2 中。尽管静态图像无法完全捕捉群集行为的动态特性,但很明显,条件 H 下的 boid 轨迹比条件L和R下的更像群集行为。
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这里测试了三种不同的条件。条件 R(随机)产生了接近随机的 boid 行为<math>[ \alpha_R = \begin{bmatrix} 0.01 & 0.01 & 0.01 & 0.01 & 0.01 & 0.01 \end{bmatrix} ]</math>。条件 L(低)通过增强对速度匹配的强依赖性引发了较差的群集行为;在这种条件下的 boid 趋向于半刚性的队形移动<math>[ \alpha_L = \begin{bmatrix} 0.1 & 0.1 & 0.6 & 0.6 \end{bmatrix} ]</math>。条件 H(高)引发了引人注目的群集行为;参数集<math>[ \alpha_H = \begin{bmatrix} 0.1 & 0.3 & 0.3 & 0.3 \end{bmatrix} ]</math>是手动选择的。每种条件下 boid 和质心轨迹的示例显示在图 2 中。尽管静态图像无法完全捕捉群集行为的动态特性,但很明显,条件 H 下的 boid 轨迹比条件L和R下的更像群集行为。
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[[文件:图2boid.png|无框|图2:boid群的质心(CM)的格兰杰涌现性。左上角:不同条件下线性和非线性格兰杰涌现性的均值和标准差(星号表示统计显著性)。其他面板:在条件H(高格兰杰涌现性)、L(低格兰杰涌现性)和R(随机)下,boid(灰色)和CM(红色)的示例轨迹(500时间步片段)。|替代=|500x500像素]]
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[[文件:图2boid.png|无框|图2:boid群的质心(CM)的格兰杰涌现性。左上角:不同条件下线性和非线性格兰杰涌现性的均值和标准差(星号表示统计显著性)。其他面板:在条件<math>H</math>(高格兰杰涌现性)、<math>L</math>(低格兰杰涌现性)和<math>R</math>(随机)下,boid(灰色)和CM(红色)的示例轨迹(500时间步片段)。|替代=|500x500像素]]
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'''图2:'''boid群的质心(CM)的格兰杰涌现性。左上角:不同条件下线性和非线性格兰杰涌现性的均值和标准差(星号表示统计显著性)。其他面板:在条件H(高格兰杰涌现性)、L(低格兰杰涌现性)和R(随机)下,boid(灰色)和CM(红色)的示例轨迹(500时间步片段)。
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'''图2:'''boid群的质心(CM)的格兰杰涌现性。左上角:不同条件下线性和非线性格兰杰涌现性的均值和标准差(星号表示统计显著性)。其他面板:在条件<math>H</math>(高格兰杰涌现性)、<math>L</math>(低格兰杰涌现性)和<masth>R</math>(随机)下,boid(灰色)和CM(红色)的示例轨迹(500时间步片段)。
    
对于每个条件,boid模拟运行了25次,每次运行持续5000个时间步;在每次运行中,记录了每个boid的x和y坐标以及全局质心。在计算格兰杰涌现性之前,进行了几个预处理步骤。为了降低数据集的维度,并增强对边界效应的鲁棒性,将每对x和y坐标转换为反映环境中心距离的单个变量。前500个数据点被移除,以消除初始瞬态效应,结果得到的时间序列被转换为零均值的等效时间序列。最后,为了确保协方差平稳性<ref name="Seth_causal_connectivity_evolved_neural_networks">{{cite journal|author=Seth A|title=Causal connectivity of evolved neural networks during behavior|journal=Network: Computation in Neural Systems|year=2005|volume=16|issue=35–54}}</ref>,对每个时间序列进行了一级差分处理。预处理完成后,在每个条件下的每次运行中,使用最小二乘回归分别计算了CM的线性和非线性格兰杰涌现性。我选择了模型阶数p=5和(用于非线性分析的)多项式阶数q=3。模型阶数是基于所有75次运行的平均Akaike信息准则<ref name="Seth_measuring_autonomy" />选定的。
 
对于每个条件,boid模拟运行了25次,每次运行持续5000个时间步;在每次运行中,记录了每个boid的x和y坐标以及全局质心。在计算格兰杰涌现性之前,进行了几个预处理步骤。为了降低数据集的维度,并增强对边界效应的鲁棒性,将每对x和y坐标转换为反映环境中心距离的单个变量。前500个数据点被移除,以消除初始瞬态效应,结果得到的时间序列被转换为零均值的等效时间序列。最后,为了确保协方差平稳性<ref name="Seth_causal_connectivity_evolved_neural_networks">{{cite journal|author=Seth A|title=Causal connectivity of evolved neural networks during behavior|journal=Network: Computation in Neural Systems|year=2005|volume=16|issue=35–54}}</ref>,对每个时间序列进行了一级差分处理。预处理完成后,在每个条件下的每次运行中,使用最小二乘回归分别计算了CM的线性和非线性格兰杰涌现性。我选择了模型阶数p=5和(用于非线性分析的)多项式阶数q=3。模型阶数是基于所有75次运行的平均Akaike信息准则<ref name="Seth_measuring_autonomy" />选定的。
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