计算机动画的人工生命方法研究--人工鱼的自繁衍模型

该文将人工生命的"自繁衍"特性引入到计算机动画创作中,提出并建立了基于基因控制的人工鱼的一种自繁衍模型,建立了人工鱼的基因模型,给出了人工鱼的遗传规则.提出并建立了基于生物学理论的人工鱼的一种生命历程模型,包括形态生长模型和生理发育模型,使人工鱼具有了更全面的生命特征,为提高人工鱼动画的创作效率和自动化水平打下了基础.     

基于记忆的人工鱼认知模型

为丰富虚拟海洋环境中人工鱼的认知能力,以自然鱼的生物原理和记忆机制为理论依据,提出了一种基于记忆的人工鱼认知模型。信息在瞬时记忆、短时记忆和长时记忆3个阶段传输和存储,人工鱼通过聚焦器提取所关注的感知信息,通过决策器和短时记忆进行行为选择,将经验知识存储在长时记忆中,被短时记忆调用以优化当前决策。动画结果表明,采用此模型后人工鱼能产生记忆指导下的行为,表现出更真实更智能的生命特征。     

基于记忆原理的人工鱼智能认知模型

将生物学的记忆原理引入到计算机动画中,提出了一种基于记忆原理的人工鱼智能认知模型。在该模型中,利用短时记忆元和长时记忆衰减和更新的特点及其与综合记忆的联系,建立了相应的数学模型,综合记忆值的大小决定了人工鱼对该事物的记忆强度,特征记忆库的更新清理功能有效的节省了系统的开销。实验结果证明,该模型在一定程度上提高了人工鱼的认知能力,具有很好的应用价值。     

具有自学习和自进化能力的人工鱼模型设计

将人工神经网络方法引入到“人工鱼”系统中，控制人工动物的行为，使人工动物成为更加自主的和智能的角色。同时，利用遗传算法，解决人工鱼的先天遗传进化和后天的学习进化的结合问题。     

“人工鱼”动画模型设计

人工鱼生物力学模型及运动控制 １．人工鱼生物力学模型的结构 大多数鱼都是用它们的尾鳍作为主要的驱动器官。尾鳍驱动有三种基本类型：第一种类型，如具有刚性躯体和带壳的鱼所表现的，使用尾鳍和邻近躯体的一小部分；第二种类型，就像青鱼、鲭鱼、大马哈鱼等能灵活游动的鱼种所表现的，至少有半个躯体是可弯曲的；第三种类型，如美洲鳗所表现的，在波浪起伏的水流中游动，几乎整个身体都是可以变形的。 我们开发的人工鱼的生物力学模型的尾部驱动模式为第二种类型。我们设计了曲２３个质量点和９１个“弹簧－阻尼”单元所组成的“质点－…     

人工鱼的认知建模方法研究

“人工鱼”利用人工生命方法创作计算机动画。为了进一步提高动画角色的智能水平,将人工智能方法学引入到“人工鱼”系统中,建立认知模型,控制人工动物的行为,使人工动物成为更加自主的和智能的角色。该文介绍了认知建模的概念、特点,给出人工鱼的认知建模方法研究的主要内容和模型结构。     

人工鱼局部运动规律模型与模型的随时连续切换

较好地解决了画色多运动规律模型随时连绩切换难题,提出了一套人工鱼的局部运动规律建模与模型的随时连续切换方法。基于该方法开发了一个人工鱼社会行为系统,该系统能表现鱼的多种生命习性和智能行为。它能无限广义循环运行,有良好的人机交互性能。而且系统中鱼的外观、运动和行为在视觉上令人信服、逼真,不会出现动画角色“突变”、“突失”、“跳变”不佳视觉效果。提出的局部运动规律建模与模型的随时连续切换的思想方法对开发高效的、无限广义运行的、交互式的人工动物行为系统、动画系统有良好的借鉴作用。     

人工鱼的“叨食物行为”和“的运动规律模型求偶行为”

提出了表现人工鱼的“叨食物行为”和“求偶行为”的局部运动规律模型和模型的随时连续切换方法，使基于这些模型和方法开发的人工鱼社会行为系统，一方面能表现鱼的“叨食物行为”和“求偶行为”，另一方面能无限广义循环运行，有良好的人机交互性能，且系统中鱼的外观、运动和行为在视觉上令人信服、逼真，不会出现动画角色‘突变’、‘突失’、‘跳变’不佳视觉效果。一定程度上解决了动画角色多运动规律模型随时连续切换难题。     

虚拟环境下人工鱼感知融合模型研究*

为了逼真模拟人工鱼的感知能力,对感知系统的融合模型进行研究是首先应该考虑的问题。首先对智能虚拟环境下的感知系统进行了建模,并给出了人工鱼的感知融合模型,利用多源注意力理论将人工鱼的感知分为静态注意力资源区和动态注意力资源区,并设计了感知权重分析器,为模型的高效、可行、合理打下了基础。经动画仿真,得到满意的结果。     

人工鱼的“叨食物行为”和“求偶行为”的运动规律模型

提出了表现人工鱼的“叨食物行为”和“求偶行为”的局部运动规律模型和模型的随时连续切换方法,使基于这些模型和方法开发的人工鱼社会行为系统,一方面能表现鱼的“叨食物行为”和“求偶行为”,另一方面能无限广义循环运行,有良好的人机交互性能,且系统中鱼的外观、运动和行为在视觉上令人信服、逼真,不会出现动画角色‘突变’、‘突失’、‘跳变’不佳视觉效果。一定程度上解决了动画角色多运动规律模型随时连续切换难题。     

人工鱼群高级自组织行为研究

在Tu Xiaoyuan和John David Funge研究工作的基础上, 进一步研究人工鱼群的高级自组织行为. 基于个体人工鱼的行为模型, 提出一种基于认知的人工鱼群高级行为自组织方法. 该方法中, 每条人工鱼被看作一个agent. 通过感知外部虚拟环境信息, agent产生行为意图. 人工鱼群的自组织行为通过多个agent间的相互作用涌现形成, 如人工鱼群的运动、捕食、逃逸等行为规划, 从而体现自然鱼群的生物特性, 实现对自然鱼群高级行为的逼真模拟. 我们设计和实现的基于认知的人工鱼群动画系统, 测试验证了所提出的高级行为自组织方法的有效性.     

人工鱼群高级行为的自组织算法与实现

论文在人工鱼行为模型的基础上,建立面向群体行为的人工鱼体系结构与模型,提出了一种基于多Agent的人工鱼群自组织行为的研究方法：将基于这种体系结构人工鱼作为Agent,其能感知环境信息,产生意图,规划行为,最后通过运动系统产生运动来完成行为和实现意图。在群体的移动过程中,如果两个个体之间的距离小于某个给定的值,则它们互相称为对方的邻居,个体倾向于与自己的“邻居”保持一致。每个个体以固定的速率运动,在给定时刻,个体的运动方向为上一时刻它的“邻居”运动方向的平均,鱼群中的个体一个时步一个时步连续完成同步这种运动。     

结合人工鱼群的动态克隆选择算法的研究

针对动态克隆选择算法中检测器利用率低、全局性差的问题,提出将人工鱼群算法中具有全局性和快速收敛的追尾、聚群行为应用在动态克隆选择算法的检测器生成阶段,改进算法效率,同时解决由于随机生成检测器而带来的诸多问题.通过仿真实验,证明改进后的算法具备了人工鱼群算法的优势,弥补了自身系统前期收敛慢、检测器生成效率低的问题.     

人工鱼群算法在基因调控网络中的应用研究

在分析基因调控网络现状及优缺点的基础上,提出利用人工鱼群算法对阈值布尔网络模型构建下的基因调控网络进行研究。将阈值布尔网络模型应用于花发育形态模型,构建基于预定义吸引子和极限环的综合网络。比较人工鱼群算法与模拟退火算法在基因调控网络中的应用情况,分析网络节点更新机制变化时布尔网络保留吸引子的能力,发现在极限环长度为2和特定网络拓扑下网络才具有鲁棒性。实验结果表明,与模拟退火算法相比,人工鱼群算法在网络发现、鲁棒性方面具有更好的性能,因此利用人工鱼群算法学习布尔网络结构是有效可行的。     

一种基于人工鱼群算法的航班离场问题研究

研究基于人工鱼群算法的航班离场序列问题,并通过仿真二维机场场面,实现基于鱼群算法的航班在二维机场场面的离场顺序仿真效果。对现代国内外机场管制系统的特点进行研究分析,并综合国外先进机场管制系统的优点．结合国内的具体特点;分析人工鱼群算法在航班离场序列中应用的算法流程;给出研究的初步效果以及仿真模拟图。通过仿真实验可知,在二维机场场面上可以比较直观地观察出人工鱼群算法在航班离场顺序上应用的效果．并且为接下来研究决策系统做铺垫。     

基于模拟退火算法的改进人工鱼群算法研究

研究人工鱼群算法优化问题,为了改进AFSA优化精度低、运行时间长的问题,借鉴模拟退火算法中的Metropolis判别准则改进了人工鱼的觅食行为,在利用人工鱼全局寻优的同时并利用模拟退火算子实施局部细化,提出了一种改进的人工鱼群优化算法(SA_ IAFSA),保持了AFSA算法简单、易实现的特点,克服了人工鱼漫无目的随机游动以及容易陷入局部最优值的缺点,显著提高了算法的运行效率和求解质量.通过函数和实例进行仿真,结果表明改进算法的可行性和有效性.     

基于模糊神经网络的人工鱼虚拟味觉系统研究

本文设计了在智能虚拟环境下人工鱼的一种虚拟味觉系统.利用模糊神经网络实现了鱼儿对食物的学习记忆算法.模糊神经网络由于同时具备了模糊逻辑对规则的表达能力以及神经网络的学习能力,非常适合解决虚拟环境中味觉的信号识别问题,经实验验证是切实可行的.基于模糊神经网络的味觉系统的研究和实现为人工鱼多感知融合系统提供了基础.