·558· 北京科技大学学报 2004年第5期 另外，产卵后不同鱼种母鱼处理方式不同：一种 一个综合算法，这个算法应反应四个原则： 是母鱼产卵后走开：另一种是母鱼产卵后在附近 (1)当环境中食物较多而捕食者较少时，人工 守护.不同的鱼繁殖力（即产卵的数目）不同.一 鱼生活舒适，不会考虑寻找其他环境 般情况下，繁殖力的大小同体长相关.如下式： (2)当环境中食物与捕食者数量均衡且食物 G=eH (6) 量能满足人工鱼时，人工鱼生活较舒适，不会考 其中，G为绝对繁殖力，H为体长，e,f为常数，e为 虑寻找其他环境. 表示鱼种类的参数，∫为喂养好坏的标示，假定不 (3)当环境中食物量较少，不能满足人工鱼需 同的鱼喂养情况∫是一样的，繁殖力是一个线型 要时，人工鱼寻找其他环境. 函数.由此而知人工鱼产卵的认知模型由三部分 (4)当环境中捕食者较多，严重威胁人工鱼种 组成，如图4.利用认知模型，实现了人工鱼的交 群的存活时，人工鱼寻找其他环境 配、产卵过程如图5 在仿真程序中，对人工鱼环境选择的情况进 行了简单模拟.根据建立的认知模型，当食物被 人工鱼产卵的认知模型 人为或自然地减少到一定程度时，有些人工鱼的 中 食物不够吃，它们将游走，图6是食物颗粒与人 地点选择 形状和数量选择 产卵后母鱼状态 工鱼数目的对比情况.曲线L表示食物颗粒数目 的变化情况，曲线Z表示人工鱼数目的变化情况 形状 数量 水 水 开 器 由于人工鱼不断摄食等自然因素或人为因素（图 底 中圆圈部分为人为大量减少食物的情况下人工 卵 卵 数量与体 鱼的反应)，当食物颗粒数目低于某一警戒线J 生 长成正比 生 时，人工鱼数目就会跟着大量减少，这是因为一 图4人工鱼产卵的认知模型 部分壮年人工鱼由于不够吃而游走了或衰老的 Fig.4 Cognitive model of artificial fish's spawning 人工鱼死掉了，由能量守衡原理，死掉的人工鱼 会转化为食物颗粒数目，所以，食物颗粒数目紧 接着会有所回升. 图5交配和产卵场景 Fig.5 Scene of mating and spawning 图6食物颗粒数与人工鱼数目的对比 4人工鱼环境选择的认知模型 Fg.6 Numerical contrast between food grain and artificial fish 鱼类之所以能够存活下来与其具有环境选 择的能力息息相关m.人工鱼进行环境选择的原 5结论 因很多，为了简单地表现动画，只选取其中的两 个原因，食物和捕食者建模.如下式所示： 本文在“晓媛的鱼”的行为模型、物理模型和 Ut)=t)BP)） (7) 几何模型周等基础上，建立了面向自繁衍的人工 其中，()表示在时刻t人工鱼能感知的生活环境 鱼预定义行为模型.同时，在动画仿真程序中实 中的食物量：P()表示在时刻t人工鱼能感知的 现了人工鱼的认知模型.实验表明，认知模型能 生活环境中的捕食者数量：⊕并不表示简单算术 够自主、灵活地控制动画中人工鱼的行为，表现 加和，而是基于某种原则之上的综合，其实质是 了基于“动物逻辑”的智能性.北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 4年 第 5期 另外 , 产 卵后 不 同鱼种 母鱼 处 理 方式 不 同 : 一种 是母 鱼产 卵后走 开 ; 另一 种 是母鱼 产 卵后在 附近 守护 . 不 同 的鱼 繁 殖 力 ( 即产 卵的 数 目) 不 同 一 般 情 况 下 , 繁殖 力 的大 小 同体 长相 关 . 如 下式 : G = 召尸 ( 6 ) 其 中 , G为 绝对 繁 殖力 , H 为 体长 , e , f 为常 数 , e 为 表 示鱼 种类 的参数 琪为喂 养好 坏 的标 示 . 假 定不 同的鱼 喂 养情况无是一样 的 , 繁殖 力 是一 个线 型 函数 . 由此 而知 人工鱼 产 卵 的认知模型 由三 部分 组 成 , 如 图 4 . 利用 认 知模型 , 实现 了人 工 鱼 的交 配 、 产 卵过 程 如 图 5 . 人工鱼产卵的认知模型 地点选择 形状和数量选择 产卵后母鱼状态 形状 数量 数量与体 长成正 比 胎卵生 卵生 水草上 图 4 人 工鱼 产卵 的认 知模型 F啥 · 4 C o g . i ivt e m o d e l o f a r it 方c is l 血血 , s s P aw n in g 一个 综合 算法 . 这个 算 法应 反应 四个原 则 : ( l) 当环境 中食物 较 多而捕 食者较 少 时 , 人 工 鱼生 活舒 适 , 不 会考 虑 寻找 其他 环 境 . (2 ) 当环境 中食物 与捕 食 者数 量均 衡且 食 物 量 能满 足 人工 鱼 时 , 人工 鱼 生活 较 舒适 , 不会 考 虑 寻 找其 他环 境 . (3 ) 当环 境 中食物 量较 少 , 不能满 足人 工鱼 需 要 时 , 人 工鱼 寻 找其 他环 境 . (4 )当环 境中捕食 者较 多 , 严 重威 胁人 工鱼种 群 的存 活 时 , 人工 鱼 寻找 其他 环境 . 在仿 真程 序 中 , 对 人 工鱼环 境 选择 的情况进 行 了简 单模 拟 . 根 据 建立 的认 知模 型 , 当食物 被 人 为或 自然地减 少 到一 定程度 时 , 有些 人工鱼 的 食物 不够 吃 , 它 们将 游走 . 图 6 是食 物颗 粒 与人 工鱼 数 目的对 比 情况 . 曲线 L 表 示食 物颗 粒数 目 的变化情 况 , 曲线 Z 表示 人工鱼 数 目的变化 情况 . 由于人 工鱼 不 断摄食 等 自然 因素 或 人为 因素 ( 图 中 圆圈 部 分为 人 为 大量 减 少食 物 的情 况 下人 工 鱼 的反应 ) , 当 食物 颗 粒数 目低 于 某一 警 戒 线J 时 , 人工 鱼数 目就会 跟着 大 量减 少 , 这 是 因为 一 部 分 壮年 人 工 鱼 由于 不 够 吃 而游 走 了或 衰 老 的 人 工鱼 死 掉 了 . 由能量 守衡 原理 , 死掉 的人 工 鱼 会 转化 为 食物颗 粒 数 目 , 所 以 , 食 物颗 粒数 目紧 接着 会 有所 回升 . 图 5 交配 和产 卵场 景 F i.g 5 S e e n e o f m a 血9 a n d s p a 例 , in g 4 人 工 鱼环境 选择 的认 知 模 型 鱼 类 之 所 以能够 存 活下 来 与 其 具 有环 境 选 择 的能力 息 息相 关 `刀 . 人 工鱼 进行 环 境选 择 的 原 因很 多 . 为 了简 单 地表 现动 画 , 只 选 取其 中的 两 个 原 因 , 食 物 和捕 食 者建 模 . 如 下式 所 示 : (U t) =(I t) 田列t) (7 ) 其 中 , (I t) 表 示在 时刻 t 人工 鱼 能感知 的 生活环 境 中的 食物 量 ; (P t) 表 示在 时刻 t 人 工鱼 能感 知 的 生 活环 境 中的捕 食者 数 量 ; 。 并 不表 示 简单算 术 加 和 , 而 是基 于 某种 原 则之 上 的综 合 , 其 实质 是 图 ` 食物颗粒数 与人 工鱼数 目的对 比 F .g 6 N u m e ir ca l con t r a s t 加幻耳 . e n fe o d g r a in a n d a r t i丘c i a l n s h S 结论 本文 在 “ 晓 媛 的鱼 ” 的行 为模 型 、 物 理模型和 几 何模 型 `盯等基 础 上 , 建立 了 面 向 自繁衍 的人 工 鱼 预 定义行 为模型 . 同 时 , 在动 画 仿真程 序中 实 现 了人 工 鱼 的认知模 型 . 实验 表 明 , 认知 模 型 能 够 自主 、 灵活 地控 制动 画中人 工 鱼 的行 为 , 表现 了基 于 “ 动 物逻 辑 ” 的智 能性