1
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575
Progetto.nlogo Normal file
View file

@ -0,0 +1,575 @@
to setup
clear-all
set-default-shape turtles "bug"
;; distribuzione casuale di cibo
ask patches
[ if random-float 100 < densita_materiale
[ set pcolor yellow ] ]
reset-ticks
;; distribuzione casuale di termiti
create-turtles numero_termiti
ask turtles [
set color white
setxy random-xcor random-ycor
set size 5 ;; più facile da vedere
]
reset-ticks
end
to go
ask turtles [cerca-cibo appoggia-cibo ]
tick
end
to cerca-cibo
ifelse pcolor = yellow
[set pcolor black set color orange fd rg_inerzia] ;ramo vero
[vaga cerca-cibo] ; ramo falso
end
to vaga
lt random angolo_virata
rt random angolo_virata
fd 1
end
to appoggia-cibo
ifelse pcolor = black
[ set pcolor yellow
set color white
allontanati]
[ vaga
appoggia-cibo ]
end
to allontanati
rt random 360
fd rg_libera
if pcolor != black
[ allontanati]
end
@#$#@#$#@
GRAPHICS-WINDOW
210
10
671
472
-1
-1
3.0
1
10
1
1
1
0
1
1
1
-75
75
-75
75
0
0
1
ticks
30.0
BUTTON
23
10
97
62
NIL
Setup
NIL
1
T
OBSERVER
NIL
NIL
NIL
NIL
1
BUTTON
97
10
174
62
NIL
Go
NIL
1
T
OBSERVER
NIL
NIL
NIL
NIL
1
BUTTON
23
62
97
122
Step
let i 1\nwhile [i < numero_step]\n[\n go\n set i i + 1\n]\n
NIL
1
T
OBSERVER
NIL
NIL
NIL
NIL
1
INPUTBOX
13
227
103
287
rg_inerzia
20.0
1
0
Number
INPUTBOX
103
227
195
287
rg_libera
20.0
1
0
Number
SLIDER
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167
densita_materiale
densita_materiale
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100
20.0
5
1
NIL
HORIZONTAL
INPUTBOX
13
287
195
347
angolo_virata
100.0
1
0
Number
SLIDER
11
167
197
200
numero_termiti
numero_termiti
50
1000
100.0
50
1
NIL
HORIZONTAL
INPUTBOX
97
62
174
122
numero_step
100.0
1
0
Number
@#$#@#$#@
## WHAT IS IT?
(a general understanding of what the model is trying to show or explain)
## HOW IT WORKS
(what rules the agents use to create the overall behavior of the model)
## HOW TO USE IT
(how to use the model, including a description of each of the items in the Interface tab)
## THINGS TO NOTICE
(suggested things for the user to notice while running the model)
## THINGS TO TRY
(suggested things for the user to try to do (move sliders, switches, etc.) with the model)
## EXTENDING THE MODEL
(suggested things to add or change in the Code tab to make the model more complicated, detailed, accurate, etc.)
## NETLOGO FEATURES
(interesting or unusual features of NetLogo that the model uses, particularly in the Code tab; or where workarounds were needed for missing features)
## RELATED MODELS
(models in the NetLogo Models Library and elsewhere which are of related interest)
## CREDITS AND REFERENCES
(a reference to the model's URL on the web if it has one, as well as any other necessary credits, citations, and links)
@#$#@#$#@
default
true
0
Polygon -7500403 true true 150 5 40 250 150 205 260 250
airplane
true
0
Polygon -7500403 true true 150 0 135 15 120 60 120 105 15 165 15 195 120 180 135 240 105 270 120 285 150 270 180 285 210 270 165 240 180 180 285 195 285 165 180 105 180 60 165 15
arrow
true
0
Polygon -7500403 true true 150 0 0 150 105 150 105 293 195 293 195 150 300 150
box
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Polygon -7500403 true true 150 285 285 225 285 75 150 135
Polygon -7500403 true true 150 135 15 75 150 15 285 75
Polygon -7500403 true true 15 75 15 225 150 285 150 135
Line -16777216 false 150 285 150 135
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bug
true
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Circle -7500403 true true 110 127 80
Circle -7500403 true true 110 75 80
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Line -7500403 true 150 100 220 30
butterfly
true
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Polygon -7500403 true true 150 165 209 199 225 225 225 255 195 270 165 255 150 240
Polygon -7500403 true true 150 165 89 198 75 225 75 255 105 270 135 255 150 240
Polygon -7500403 true true 139 148 100 105 55 90 25 90 10 105 10 135 25 180 40 195 85 194 139 163
Polygon -7500403 true true 162 150 200 105 245 90 275 90 290 105 290 135 275 180 260 195 215 195 162 165
Polygon -16777216 true false 150 255 135 225 120 150 135 120 150 105 165 120 180 150 165 225
Circle -16777216 true false 135 90 30
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Line -16777216 false 150 105 105 60
car
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Polygon -7500403 true true 300 180 279 164 261 144 240 135 226 132 213 106 203 84 185 63 159 50 135 50 75 60 0 150 0 165 0 225 300 225 300 180
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Circle -16777216 true false 30 180 90
Polygon -16777216 true false 162 80 132 78 134 135 209 135 194 105 189 96 180 89
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Circle -7500403 true true 195 195 58
circle
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circle 2
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cow
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Polygon -7500403 true true 73 210 86 251 62 249 48 208
Polygon -7500403 true true 25 114 16 195 9 204 23 213 25 200 39 123
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Polygon -7500403 true true 135 195 135 240 120 255 105 255 105 285 135 285 165 240 165 195
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Polygon -7500403 true true 135 255 90 210 45 195 75 255 135 285
Polygon -7500403 true true 165 255 210 210 255 195 225 255 165 285
Polygon -7500403 true true 135 180 90 135 45 120 75 180 135 210
Polygon -7500403 true true 165 180 165 210 225 180 255 120 210 135
Polygon -7500403 true true 135 105 90 60 45 45 75 105 135 135
Polygon -7500403 true true 165 105 165 135 225 105 255 45 210 60
Polygon -7500403 true true 135 90 120 45 150 15 180 45 165 90
sheep
false
15
Circle -1 true true 203 65 88
Circle -1 true true 70 65 162
Circle -1 true true 150 105 120
Polygon -7500403 true false 218 120 240 165 255 165 278 120
Circle -7500403 true false 214 72 67
Rectangle -1 true true 164 223 179 298
Polygon -1 true true 45 285 30 285 30 240 15 195 45 210
Circle -1 true true 3 83 150
Rectangle -1 true true 65 221 80 296
Polygon -1 true true 195 285 210 285 210 240 240 210 195 210
Polygon -7500403 true false 276 85 285 105 302 99 294 83
Polygon -7500403 true false 219 85 210 105 193 99 201 83
square
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Rectangle -7500403 true true 30 30 270 270
square 2
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Rectangle -7500403 true true 30 30 270 270
Rectangle -16777216 true false 60 60 240 240
star
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0
Polygon -7500403 true true 151 1 185 108 298 108 207 175 242 282 151 216 59 282 94 175 3 108 116 108
target
false
0
Circle -7500403 true true 0 0 300
Circle -16777216 true false 30 30 240
Circle -7500403 true true 60 60 180
Circle -16777216 true false 90 90 120
Circle -7500403 true true 120 120 60
tree
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0
Circle -7500403 true true 118 3 94
Rectangle -6459832 true false 120 195 180 300
Circle -7500403 true true 65 21 108
Circle -7500403 true true 116 41 127
Circle -7500403 true true 45 90 120
Circle -7500403 true true 104 74 152
triangle
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0
Polygon -7500403 true true 150 30 15 255 285 255
triangle 2
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Polygon -7500403 true true 150 30 15 255 285 255
Polygon -16777216 true false 151 99 225 223 75 224
truck
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Rectangle -7500403 true true 4 45 195 187
Polygon -7500403 true true 296 193 296 150 259 134 244 104 208 104 207 194
Rectangle -1 true false 195 60 195 105
Polygon -16777216 true false 238 112 252 141 219 141 218 112
Circle -16777216 true false 234 174 42
Rectangle -7500403 true true 181 185 214 194
Circle -16777216 true false 144 174 42
Circle -16777216 true false 24 174 42
Circle -7500403 false true 24 174 42
Circle -7500403 false true 144 174 42
Circle -7500403 false true 234 174 42
turtle
true
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Polygon -10899396 true false 215 204 240 233 246 254 228 266 215 252 193 210
Polygon -10899396 true false 195 90 225 75 245 75 260 89 269 108 261 124 240 105 225 105 210 105
Polygon -10899396 true false 105 90 75 75 55 75 40 89 31 108 39 124 60 105 75 105 90 105
Polygon -10899396 true false 132 85 134 64 107 51 108 17 150 2 192 18 192 52 169 65 172 87
Polygon -10899396 true false 85 204 60 233 54 254 72 266 85 252 107 210
Polygon -7500403 true true 119 75 179 75 209 101 224 135 220 225 175 261 128 261 81 224 74 135 88 99
wheel
false
0
Circle -7500403 true true 3 3 294
Circle -16777216 true false 30 30 240
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Line -7500403 true 15 150 285 150
Circle -7500403 true true 120 120 60
Line -7500403 true 216 40 79 269
Line -7500403 true 40 84 269 221
Line -7500403 true 40 216 269 79
Line -7500403 true 84 40 221 269
wolf
false
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Polygon -16777216 true false 253 133 245 131 245 133
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# Da insiemi di agenti a sistemi swarm adattativi
_Di [Balugani Lorenzo](https://github.com/LBindustries), [Calzolari Chiara](https://github.com/Cookie-CHR) e [Pigozzi Stefano](https://github.com/Steffo99)_
## Descrizione
Il progetto complessivo consiste in una **serie di realizzazioni di un modello multiagente** e di esperimenti su di esso; ogni nuova versione del modello è più raffinata della precedente. La versione iniziale non è un sistema collettivo; la versione finale realizza un sistema collettivo i cui elementi sono capaci di evolvere e di adattarsi allambiente.
## Ambiente
Lambiente è un [toroide](https://it.wikipedia.org/wiki/Toro_(geometria)) composto da 150x150 patch.
Dopo il `setup` dell'ambiente, una percentuale configurabile di patch conterrà cibo (<span style="background-color: yellow; color: black;">gialle</span>), mentre le restanti saranno vuote (<span style="background-color: black; color: white;">nere</span>).
### Termiti
Dopo il `setup`, nell'ambiente saranno presenti un numero configurabile di termiti.
Le termiti normalmente sono <span style="background-color: white; color: black;">bianche</span>, ma diventano <span style="background-color: orange; color: black;">arancioni</span> quando trasportano cibo.
Esse (una alla volta, in ordine casuale) effettueranno ad ogni `tick` le seguenti azioni:
1. **Ricerca**: la termite _vaga_ per l'ambiente fino a quando non incontra un pezzo di cibo, che _raccoglie_, per poi _allontanarsi_ dalla sua posizione attuale.
1. **Vaga**: la termite ruota di un angolo configurabile di gradi, poi avanza di un passo.
2. **Raccoglie**: la termite rimuove il cibo dalla patch in cui si trova e inizia a trasportarlo, cambiando colore.
3. **Allontana**: la termite si gira in una direzione casuale, ed effettua un numero configurabile di passi in avanti detto `rg_inerzia`.
2. **Deposito**: la termite _vaga_ per l'ambiente fino a quando non trova un posto dove depositare il cibo, lo _deposita_ e poi si _allontana_ dalla sua posizione attuale.
1. **Vaga**: la termite ruota di un angolo configurabile di gradi, poi avanza di un passo.
2. **Deposita**: la termite inserisce il cibo nella patch in cui si trova, e smette di trasportarlo, tornando al suo colore originale.
3. **Allontana**: la termite si gira in una direzione casuale, ed effettua un numero configurabile di passi in avanti detto `rg_libera`.
## Dinamica del sistema
Le termiti spostano ad ogni `tick` un pezzo di cibo da una patch a un'altra, che si trova ad una certa distanza dalla prima, effettuando una **unità di lavoro**.
Così facendo, le termiti raccolgono il cibo in **magazzini** progressivamente sempre più compatti e vicini tra loro, che lentamente si uniscono fino a formare un unico magazzino comprendente tutto il cibo dell'ambiente.
## Feedback del sistema
Nel sistema sono presenti due tipi di feedback:
- <span style="background-color: lightgreen; color: darkgreen;">**Positivo**: Più grande è un magazzino, più probabilità una termite avrà di capitarci sopra ed appoggiare lì il proprio cibo, portandolo a ingrandirsi nel tempo.
- <span style="background-color: lightcoral; color: darkred;">**Negativo**: Meno grande è un magazzino, meno probabilità una termite avrà di capitarci sopra ed appoggiare lì il proprio cibo, portandolo a ridursi nel tempo.
### Esperimenti
Tutti gli esperimenti sottostanti sono stati eseguiti con i parametri di default qui elencati:
- `densita_materiale`: 20
- `numero_termiti`: 100
- `rg_inerzia`: 20
- `rg_libera`: 20
- `angolo_virata`: 100
#### Esperimento 1: Variazioni al valore di `rg_inerzia`
Si sono misurati i **magazzini formatosi dopo 1000 tick** al variare del parametro `rg_inerzia`.
Dai dati sperimentali emerge che il parametro non influenza particolarmente il numero di magazzini; eventuali variazioni sono da ricondursi alla casualità dello stato iniziale di questo modello.
Tentativi di interpolazione non hanno fornito nessun risultato con i dati raccolti: il best fit è stato con la curva logaritmica, avente un misero `R^2 = 0.263`.
##### Dati sperimentali
|`rg_inerzia`| Run 1 | Run 2 | Run 3 | Run 4 | Run 5 | Run 6 | Run 7 | Run 8 | Run 9 | Run 10 | Media |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|5|4| 6| 6| 6| 7| 6| 6| 6| 4| 5|**5.6**|
|25|4 |5 |4 |5 |4 |5 |5 |4 |4 |4|**4.4**|
|45|6 |4 |2 |5 |4 |7 |6 |7 |4 |6|**5.1**|
|55|4 |5 |4 |5 |3 |5 |4 |4 |4 |6|**4.4**|
|65|5 |5 |5 |7 |6 |6 |5 |5 |5 |6|**5.5**|
|85|4 |4 |4 |4 |6 |5 |5 |3 |4 |3|**4.2**|
##### Grafico
![](img/grafico-1-1.png)
#### Esperimento 2: Variazioni al valore di `rg_libera`
Si sono misurati i **magazzini formatosi dopo 1000 tick** al variare del parametro `rg_libera`.
Dai dati sperimentali emerge che il valore del parametro `rg_libera` è inversamente proporzionale al numero di magazzini creatosi dopo 1000 tick.
Probabilmente l'andamento è esponenziale: con il parametro impostato a 5 i magazzini sono ancora talmente tanti da risultare incalcolabili, ma aumentarla anche solo a 10 e li rende un numero definito.
Interpolando con una curva esponenziale, si è ottenuto un `R^2 = 0.989`.
##### Dati sperimentali
| `rg_libera` | Run 1 | Run 2 | Run 3 | Run 4 | Run 5 | Run 6 | Run 7 | Run 8 | Run 9 | Run 10 | Media |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|5 | _N/D_| _N/D_| _N/D_| _N/D_| _N/D_| _N/D_| _N/D_| _N/D_| _N/D_| _N/D_|**_N/D_**|
|10 |7 |9 |9 |7 |9 |7 |8 |9 |8 |8 |**8.1**|
|15 |7 |6 |7 |7 |6 |7 |6 |8 |7 |7 |**6.8**|
|20 |5 |5 |6 |5 |5 |7 |6 |6 |4 |5 |**5.4**|
|25 |4 |5 |4 |4 |5 |4 |4 |4 |4 |5 |**4.3**|
|30 |4 |3 |3 |3 |3 |2 |3 |4 |4 |3 |**3.2**|
|35 |3 |2 |2 |2 |2 |2 |3 |3 |2 |3 |**2.4**|
|40 |1 |2 |1 |2 |1 |2 |2 |3 |2 |1 |**1.7**|
##### Grafico
![](img/grafico-1-2.png)
#### Esperimento 3: Variazioni al numero di termiti nel sistema
Si è misurato il tempo necessario perchè quantità le termiti formassero 6 raggruppamenti di cibo al variare delle quantità di termiti.
Si è ipotizzato che formare 6 raggruppamenti richieda un numero di _unità di lavoro_ costante (dipendente dalla disposizione iniziale del cibo).
Effettuando gli esperimenti, si è verificata questa ipotesi: si è notata una dipendenza inversa tra il numero di tick richiesti e il numero di termiti presenti nel modello secondo la formula `termiti * tick_richiesti = costante`
Si è riusciti a determinare il valore della costante (con un margine di errore): esso è **~79875 unità di lavoro**.
##### Dati sperimentali
| Termiti | Run 1 | Run 2 | Run 3 | Run 4 | Run 5 | Run 6 | Run 7 | Run 8 | Run 9 | Run 10 | Media tick | Media unità di lavoro |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 10 | 7000 | 6000 | 6000 | 7500 | 6000 | 8000 | 9000 | 10000 | 6000 | 7000 | **7250** | **72500** |
| 100 | 700 | 800 | 800 | 700 | 900 | 800 | 900 | 600 | 700 | 700 | **760** | **76000** |
| 250 | 320 | 440 | 360 | 400 | 320 | 440 | 360 | 360 | 240 | 320 | **356** | **89000** |
| 500 | 180 | 160 | 120 | 120 | 180 | 200 | 160 | 240 | 160 | 120 | **164** | **82000** |
| _Media_ | | | | | | | | | | | | _**79875**_ |
##### Grafico
![](img/grafico-1-3.png)
#### Esperimento 4: Variazioni al valore `angolo_virata`
Si sono misurati i **magazzini formatosi dopo 1000 tick** al variare del parametro `angolo_virata`.
Dai dati sperimentali si nota che la variazione del numero dei magazzini è pressochè nulla; si può quindi dire che la variazione dell'angolo di virata non influenza il numero magazzini creati dalle termiti.
##### Dati sperimentali
|Angolo_virata|Valore medio magazzini| Run 1 | Run 2 | Run 3 | Run 4 | Run 5 |
|---|---|---|---|---|---|---|
|45|5 |6 |5 |6 |5 | **5.4** |
|90|5 |6 |6 |7 |6 | **6.0** |
|135|6 |7 |5 |6 |8 | **6.4** |
|180|7 |7 |6 |6 |6 | **6.4** |
|225|5 |5 |6 |7 |7 | **6.0** |
|270|6 |6 |6 |7 |7 | **6.4** |
|315|5 |6 |6 |7 |5 | **5.8** |
|360|6 |7 |6 |6 |6 | **6.2** |
#### Grafico
![](img/grafico-1-4.png)
## Branches
Sono disponibili vari branch con variazioni a questo progetto:
- [`1-group-counter`: Aggiunge conteggio automatico dei magazzini](https://github.com/Steffo99/turtle007/tree/1-group-counter)
- [`1-efficiency-tiredness`: Aggiunge parametri di efficienza e stanchezza alle termiti](https://github.com/Steffo99/turtle007/tree/1-efficiency-tiredness)
- [`1-ticks`: Fa muovere le formiche di una sola unità per ogni tick](https://github.com/Steffo99/turtle007/tree/1-ticks)

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