IV121 – Vybrané aplikace informatiky v biologii NetLogo Modelování v nástroji NetLogo IV121 – Vybrané aplikace informatiky v biologii 12. 3. 2012 Sven Dražan IV121 – Vybrané aplikace informatiky v biologii NetLogo Obsah • Hrátky s modely • Základy NetLoga • Tvorba jednoduchého modelu • Průzkum knihovny modelů • Co je důležité pro Vás? IV121 – Vybrané aplikace informatiky v biologii NetLogo Model – Conway’s Game of life • NetLogo: Computer Science/Cellular Automata/Life • Pokud má mrtvá buňka právě tři živé sousedy ožije. • Pokud má živá buňka právě dva živé sousedy přežije. • Jinak buňka umírá. Jaké existují stacionární konfigurace? Existujíc stabilní pohyblivé konfigurace? IV121 – Vybrané aplikace informatiky v biologii NetLogo Game of Life – Stabilní konfigurace IV121 – Vybrané aplikace informatiky v biologii NetLogo Game of Life – „Glider gun“ IV121 – Vybrané aplikace informatiky v biologii NetLogo Game of Life – „Breeder“ IV121 – Vybrané aplikace informatiky v biologii NetLogo Game of Life – „Rakes“ a „Stable puffer“ IV121 – Vybrané aplikace informatiky v biologii NetLogo Game of Life – Závodní okruh IV121 – Vybrané aplikace informatiky v biologii NetLogo Modely - Termiti • NetLogo: Biology/Termites • Termiti se náhodně pohybují. • Když termit narazí na dřívko a žádné u sebe nemá, zvedne jej. • Když termit narazí na dřívko a jedno u sebe již má, položí to svoje vedle a jde s prázdnou dál. Jak se bude model chovat? IV121 – Vybrané aplikace informatiky v biologii NetLogo Model – Ovčáci a ovce • http://sybila.fi.muni.cz/cz/predmet/iv121/cviceni • Podobné jako s Termity, ovečky na rozdíl od dřeva utíkají Při jakém nastavení je efektivita nahánění vyšší než 80%? Co má větší vliv, rychlost ovcí nebo počet ovčáků? IV121 – Vybrané aplikace informatiky v biologii NetLogo Model - Hlenky • http://www.youtube.com/watch?v=bkVhLJLG7ug • http://www.youtube.com/watch?v=9CRNmde0WUc IV121 – Vybrané aplikace informatiky v biologii NetLogo Model - Hlenky • Jaký je mechanismus shlukování? • Navrhněte centralizovaný a decentralizovaný • NetLogo: Biology/Slime IV121 – Vybrané aplikace informatiky v biologii NetLogo Inteligentní hlenky IV121 – Vybrané aplikace informatiky v biologii NetLogo Základy NetLoga - http://ccl.northwestern.edu/netlogo/ • Model tvořen • Agenty 3 možných typů (políčka, želvičky, vazby mezi želvičkami) • Ovládacími prvky • Vizualizací modelového světa • Grafy znázorňujícími proměnné modelu IV121 – Vybrané aplikace informatiky v biologii NetLogo Základy NetLoga – Agenti • Každý agent má ID (who), svoje proměnné, a pozici • Patches (políčka) • existují od spuštění modelu • Nepohybují se, nezanikají, jen jeden druh • Turtles (želvičky) • Je třeba je vytvořit na začátku • Mohou se pohybovat • Mohou vznikat, zanikat, schovávat se • Možností různých druhů s různými proměnnými a chováním • Links (vazby) • Spojují vždy dvě želvičky • Mohou být různých druhů • Nemají pozici IV121 – Vybrané aplikace informatiky v biologii NetLogo Základy NetLoga – Principy a záludnosti • Programovací jazyk blízký přirozenému • Velké množství předdefinovaných procedur a funkci • Některé názvy procedur tvořené proměnnými • create-, -here, -at • Želvy mají přímý přístup k proměnným políčka kde stojí • Další časový okamžik pomocí tick • Automatické kreslení grafů pomocí plot a plotxy • Některé nastavení pouze přes grafické rozhraní • Topologie světa a jeho rozměr • Proměnné z ovládacích prvků • Grafy a jejich vlastnosti IV121 – Vybrané aplikace informatiky v biologii NetLogo Tvorba jednoduchého modelu IV121 – Vybrané aplikace informatiky v biologii NetLogo NetLogo – Další užitečné části • Export do Java appletu • System Dynamics Modeler • Behaviour space • Editor tvarů želev a vztahů • 3D rozšíření • HubNet IV121 – Vybrané aplikace informatiky v biologii NetLogo Průzkum knihovny NetLoga • Prozkoumejte různé modely v knihovně. • Nakonec si vyberte 2, které vám připadají zajímavé či poučné a krátce je představte ostatním. • Na průzkum máte 20 minut, na představení 3 minuty. IV121 – Vybrané aplikace informatiky v biologii NetLogo Na co byste mohli použít NetLogo Vy? • Zamyslete se, k čemu byste mohli modely využít? • Jaký problém se snažíte modelovat? • Pro koho je model určen? • Co do svého modelu zahrnete a co od-abstrahujete? IV121 – Vybrané aplikace informatiky v biologii NetLogo Zdroje a odkazy • http://ccl.northwestern.edu/netlogo – Stránky nástroje NetLogo • http://ccl.northwestern.edu/netlogo/docs/ - Uživatelský manuál • http://en.wikipedia.org/wiki/Conway%27s_Game_of_Life – Hra život • http://en.wikipedia.org/wiki/File:Color_coded_racetrack_large_channel.gif • http://sybila.fi.muni.cz/_media/cz/predmet/iv121/shepherds.nlogo • http://www.youtube.com/watch?v=bkVhLJLG7ug – Shlukování hlenky • http://www.youtube.com/watch?v=9CRNmde0WUc – Vznik spórů • http://www.cbc.ca/news/technology/story/2010/01/21/tech-biology-slimemold-railway.html – Článek o „inteligenci“ hlenek