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基于多Agent的生态系统仿真 尹大成 朱明 陈锋 (中圈科学技术大学自动化幕，舍肥． 230027) 摘要：基于Agent的模型研究对复杂生态环境中多物种演化进程情况的研究是撮十分有效 的．我们借鉴基于网格的仿真算法给出了一种新的生卷系统仿真思路：即基于多Agent的生态 系统仿真算法．通过对有多个基本agent所构成仿真系统的研究，可以进一步了解～个复杂的 生态系统的演化过程。即使在研究涉及许多不同物种生态系统时，也同样方便。本文介绍_r我 们利用计算机对单一物种和多个物种的生态系统演化过程所进行仿真实验的有关内容．有关的 实验结果表明，这里所介绍的方法在复杂生态系统仿真能力方面和实际效率方面均是较为实用 的． 关键词：多Agent系统；生态系统；系统仿真 1引言 生态系统的仿真对研究生态系统的进化过程，攘索生态系统的演化机制，都具育十分 重要的意义。生态系统的仿真虽然有许多方法，但是它们常较少考虑被仿真的生物体大小 是如何影响到它们与自然环境之间，以及生物体和生物体之间的相互作用。为此本文给出 了基于多Agent的模型．来研究一个在复杂时空环境下生态系统演化过程的具体方法。相 对于整个生态系统而言，每个agent是简单和基本的，相应的描述参数也较少，因此通过 对agent的学习来研究复杂的生态系统的擐太好处就是，即使有新的物种加入到生态系统 中，代表各具体物种的单个agent的变化规则并不需傲过多变动。 基于多Agent的生态系统仿真研究的重点之一，就是探索如何描述agent所在的空间 咀及每～种agent的行为规则，从而使得每个agent能够简单有效地模拟现实世界中的生 物体。我们所提仿真方法基本思想就是：每一个用于仿真生物体的agent均被抽象为一个 具有不定半径的圆球，这些圆球能在一个可咀生成能量的平面上活动。agent的半径代表 着它本身的生物能量。而生态系统非均衡增长规律决定了所有agent需要能量之和虽终会 夫于生态系统环境所产生的能量，这也就导致各agent(对于各实际生物体)，通过覆盖更多 区域来抢夺能源．从而形成各生物体相互竞争，模拟出优胜劣汰的自然生态环境。 本文第二节将介绍基于多Agent的生态系统仿真的主要思想及其演化规则；第三节将 介绍基于Agent生态系统仿真的试验方法及试验结果。最后则是本文研究工作的总结。 2主要仿真思想 基于多Agent的生态系统仿真方法，主要是要揭示各个agent之间行为及agent与周 围环境间的相互作用。系统生态数量的结构和动态的变迁过程都与之相关的。一个生态系 统是由多个agent(相于生物体)组成的．而agent及相互间作用与进化则是通过一系列演 化规则来加以描述的。生态系统仿真目的就是通过对简单基本的仿真个体活动行为的研 究，来帮助获得对复杂生态系统演化过程的深刻认识。 以帮助在许多物种情况下，对生态系统演化进程的宏观和微观研究；(2)对F类似兔子和 狐狸问题，在一般情况下，它们的数量是保持在一定水平上上下波动的，但是有叫环境突 然的改变会导致平衡的破坏，对此基于多Agent的仿真模型可以帮助逼真地演示出来整个 生态系统崩溃的全过程。 目前也有许多生态系统仿真模型，比如Swarm gecko原型和echogecko原型，它们的 个体均表现为一个有弹性的环上，每一个个体都有自己的位置和范围。这类模型可以帮助 说明局部区域的相互作用是如何影响到整个生态系统的。但是这类模型中，agent个体的 大小与仿真它们的空间大小没有任何关系。虽然定义了邻居、拥挤等概念．但这些概念与 个体之间竞争和相互作用是独立的。而在本文所给出的仿真模型中，每个agent在二维空 间有着自由活动范围，它们向外扩张竞争，争夺空间，拥挤就成为能源供应和争夺的内在 要求，这就使得新的仿真方法能够更准确反映各agent间的时空竞争情况。 动能学在本文所给出的仿真模型中也得到了充分的反映，为了获得生存，每一个 agent必须寻找食物(能量)，井按照实际情况来吸收能量，进行同化作用。agent长到一定 阶段方可进行繁殖。而agent的大小是和新陈代谢，以及非均衡生成紧密相关的。 3仿真模型介绍 3 1概述 在新的模型中．每个agent用一个球来描述的，而它在二维 平面上的投影是一个圆，如右图所示。这个圆在平面上可以四