Práctica 10 #
Algoritmos genéticos
Contenido: 11 videos
Duración estimada: 2 horas 6 minutos
Introducción #
En esta práctica vamos a evolucionar a una población de tortugas usando un algoritmo genético y redes neurnonales.
Esta práctica esta basada en modelos como los siguientes:
Teoría de la evolución #
Explicación de los algoritmos genéticos #
Redes neuronales artificiales #
Explicación del modelo #
Procedimiento setup
#
Funciones de entrada y salida #
Movimiento y construcción de redes neuronales #
Para ver cómo es la red neurnal de una tortuga puedes usar el siguiente comando, que retorna una lista como la del genotipo pero en lugar de solo poner los índices de las listas de funciones de entradas y salidas pone los nombres de las funciones.
to-report obtener-fenotipo
let fenotipo []
foreach genotipo [
gen ->
let entrada (item (item 0 gen) entradas-red)
let salida (item (item 1 gen) salidas-red)
let peso (item 2 gen)
set fenotipo lput (list entrada salida peso) fenotipo
]
report fenotipo
end
Con esta función, luego puedes pedirle a una tortuga que muestre cómo es su red neurnal en el Command Center:
ask one-of tortugas [ show obtener-fenotipo ]
Un ejemplo de salida sería:
["DistBordeDer" "GirarIzq" -0.8420470580627342] ["Aleatorio" "OrientarseAlimento" 3.537848247891339] ["DistBordeArr" "GirarDer" 1.5810106483579087]]
Que nos diría que en la red las entradas DistBordeDer y DisBordeArr están conectadas a la salida GirarIzq y GirarDer respectivamente (y el tercer valor de cada sublista es el peso de ese enlace).
Dinámica generacional y reproducción #
Mutaciones #
Extensión: Cambiar posición inicial #
Extensión: Agregar un depredador #
Crea una animación de tu simulación #
Para crear un gif y poder ver con más detalle el movimiento de tu simulación. Lo que necesitamos es que en cada iteración del modelo se guarde una imagen con un nombre distinto. Por ejemplo, para la iteración 0 queremos una imagen del mundo con el nombre img-0000.png, para la iteración 1 queremos una imagen con el nombre img-0001.png, para la iteración 2 una imagen con el nombre img-0002.png, etc. Para ello vamos a usar los siguientes comandos:
export-view: que recibe un string de un nombre de archivo y exporta el mundo en un archivo png.word: que recibe múltipes valores que concatena en un solo string.ticks: que reporta el número de ticks que llevamos.
Adicionalmente para generar los nombres de archivo usaremos el comando agregar-ceros. Este comando recibe un número en string y el número de ceros que se quiera agregar a la izquierda y retorna un string de la longitud deseada.
to-report agregar-ceros [ cadena numero-ceros ]
if length cadena >= numero-ceros [
report cadena
]
report agregar-ceros ( insert-item 0 cadena "0" ) numero-ceros
end
Juntando todos esos elementos podemos construir el siguiente comando:
export-view ( word ("img-") (agregar-ceros (word ticks "") 4) (".png"))
Que, cuando ticks es igual a 0, exporta una imagen con el nombre img-0000.png en la carpeta donde esté guardado tu archivo del modelo (.nlogo).
Para hacer una captura de la simulación en cada iteracción agrega tu comando antes de cada tick. Por ejemplo en este modelo coloca el comando dentro del procedimiento go:
to go
clear-drawing
if count depredadores != num-depredador [ crear-depredador ]
crear-alimento
repeat duracion-generacion [
ifelse trazo? [ ask tortugas [ pendown ]] [ask turtles [penup]]
ask tortugas [ moverse ]
ask tortugas [ comer ]
ask depredadores [ moverse-dep ]
ask depredadores [ comer-dep ]
;;; AQUÍ AGREGAMOS NUESTRO COMANDO PARA EXPORTAR LA IMAGEN
export-view ( word ("img/depredador/img-") (agregar-ceros (word ticks "") 4) (".png"))
tick
]
ask tortugas [ morirse ]
ask tortugas [ reproducirse ]
ask tortugas with [ energia > 0 ] [die ]
set generacion generacion + 1
end
Listo con esto ya tenemos nuestras imágenes en nuestra computadora. Ahora puedes construir tu gif usando alguna aplicación web como EZGIF.COM. Si tienes Imagemagick puedes ejecutar el siguiente comando en tu consola para hacer el gif:
convert -delay 5 -loop 0 *.png mi-animacion.gif