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Publicação
A General Predator-Prey System for Ecological Simulation: Effects of Agents' Update Synchronization Schemes
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
|---|---|---|---|---|
| 6.21 MB | Adobe PDF |
Autores
Orientador(es)
Resumo(s)
Predator-prey systems are widely used across various fields, from pure computer
science to ecology, and they exhibit many different characteristics. In ecosystem simulations, predator-prey systems are used for managing marine fisheries and analyzing
climate impacts, for example. They are also employed to study more complex behaviors
within and across species. The proposed system is a general predator-prey system to
assist in testing various ecosystems while allowing for agent evolution through genetic
algorithms. During the research and development process, the topic of the impact
of synchronization schemes on multi-agent systems arose. Utilizing design science
research, we began by conducting a literature review on the topic and formulating the
work objectives. We then designed, developed, and tested the implementation of our
system. In the evaluation phase, we ran numerous simulations to test the solution and
to assess the impact of synchronization on the simulations. We developed a system
with two user interfaces: a graphical interface that can scale up to 1,000 agents and a
command-line interface capable of scaling to 100,000 agents. The system includes five
basic actions available to the agents, with the capability to be influenced by genetics.
Finally, the synchronization tests have shown some impacts on the simulations results.
Os sistemas de predador-presa são amplamente utilizados em vários campos, desde a ciência da computação até à ecologia, e apresentam muitas características diferentes. Em simulações de ecossistemas, os sistemas de predador-presa são utilizados para gerir recursos marinhos e analisar os impactos climáticos, por exemplo. Também são usados para estudar comportamentos mais complexos dentro e entre espécies. O sistema proposto é um sistema geral de predador-presa para ajudar a testar vários ecossistemas, permitindo, ao mesmo tempo, a evolução dos agentes através de algoritmos genéticos. Durante o processo de investigação e desenvolvimento, surgiu o tema do impacto dos esquemas de sincronização nos sistemas multi-agente. Através da metodologia “design science research”, iniciámos uma revisão da literatura sobre o tema e a formulação dos objetivos. De seguida, projetámos, desenvolvemos e testámos a implementação do nosso sistema. Na fase de avaliação, realizámos numerosas simulações para testar a solução e avaliar o impacto da sincronização nas simulações. Desenvolvemos um sistema com duas interfaces de utilizador: uma interface gráfica que pode escalar até 1.000 agentes e uma interface de linha de comandos capaz de escalar até 100.000 agentes. O sistema inclui cinco ações básicas disponíveis para os agentes, com a capacidade de ser influenciado pela genética. Finalmente, os testes de sincronização mostraram alguns impactos nos resultados das simulações.
Os sistemas de predador-presa são amplamente utilizados em vários campos, desde a ciência da computação até à ecologia, e apresentam muitas características diferentes. Em simulações de ecossistemas, os sistemas de predador-presa são utilizados para gerir recursos marinhos e analisar os impactos climáticos, por exemplo. Também são usados para estudar comportamentos mais complexos dentro e entre espécies. O sistema proposto é um sistema geral de predador-presa para ajudar a testar vários ecossistemas, permitindo, ao mesmo tempo, a evolução dos agentes através de algoritmos genéticos. Durante o processo de investigação e desenvolvimento, surgiu o tema do impacto dos esquemas de sincronização nos sistemas multi-agente. Através da metodologia “design science research”, iniciámos uma revisão da literatura sobre o tema e a formulação dos objetivos. De seguida, projetámos, desenvolvemos e testámos a implementação do nosso sistema. Na fase de avaliação, realizámos numerosas simulações para testar a solução e avaliar o impacto da sincronização nas simulações. Desenvolvemos um sistema com duas interfaces de utilizador: uma interface gráfica que pode escalar até 1.000 agentes e uma interface de linha de comandos capaz de escalar até 100.000 agentes. O sistema inclui cinco ações básicas disponíveis para os agentes, com a capacidade de ser influenciado pela genética. Finalmente, os testes de sincronização mostraram alguns impactos nos resultados das simulações.
Descrição
Dissertation presented as the partial requirement for obtaining a Master's degree in Statistics and Information Management, specialization in Information Analysis and Management
Palavras-chave
predator-prey genetic algorithms multi-agent system simulation SDG 15 - Life on land