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# Da insiemi di agenti a sistemi swarm adattativi # `2-metabolismo`
_Di [Balugani Lorenzo](https://github.com/LBindustries), [Calzolari Chiara](https://github.com/Cookie-CHR) e [Pigozzi Stefano](https://github.com/Steffo99)_ Questo progetto estende il progetto [`2-base`](https://github.com/Steffo99/turtle007/tree/2-base) aggiungendo nuovi parametri alle formiche del sistema.
## 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 ## Ambiente
Lambiente è un [toroide](https://it.wikipedia.org/wiki/Toro_(geometria)) composto da 150x150 patch. ### Ricomparsa del cibo
Dopo il `setup` dell'ambiente, questo conterrà 3 gruppi di cibo, un nido e un numero configurabile di formiche. Se attivata tramite lo switch `food-respawn`, questa feature fa ricomparire il cibo all'interno dell'ambiente dopo `food-r-*` tick (con un offset di `food-o-*` tick).
### Formiche ```lisp
to try-respawn-food-*
if ticks mod food-r-* = food-o-* [
add-food-*
]
end
```
Dopo il `setup`, nell'ambiente saranno presenti un numero configurabile di formiche, 3 ammassi di cibo e un nido (la posizione di queste entità può essere modificata dall'utente). I colori delle formiche (che trasportano cibo o meno), del cibo e del nido possono essere modificati dall'utente. _L'asterisco indica il numero della pila di cibo, da 1 a 3._
Esse (una alla volta, in ordine casuale) effettueranno ad ogni `tick` le seguenti azioni: ### Velocità delle formiche
1. Se la formica trasporta del cibo, si orienta verso il nido e rilascia feromoni. Alle formiche è stato aggiunto il parametro `speed`.
2. Se la formica non trasporta del cibo, si orienta verso una possibile fonte di feromoni. Se il feromone percepito non è nell'intervallo 0.05-2 viene ignorato.
3. La formica si ruota a destra e a sinistra di angolo casuale (il cui massimo può venire scelto dall'utente) e si muove avanti di 1.
4. La formica tenta di prendere del cibo da terra. Se c'è del cibo e non ne sta trasportando altro, lo raccoglie, girandosi poi di 180°.
5. La formica tenta di appoggiare del cibo a terra. Se trasporta del cibo e si trova sopra il nido, lo deposita, girandosi poi di 180°.
Le patch (una alla volta, in ordine casuale) effetuano ad ogni `tick` le seguenti azioni: ```lisp
ants-own [speed]
```
1. Le patch fanno evaporare il ferormone (il quale viene poi diffuso nel go). Esso è inizializzato a un **numero intero casuale** tra `min-speed` (1) e `max-speed` (2) al momento di creazione della formica, e rappresenta quante volte una formica può agire in un tick.
2. In base alla configurazione, le patch vengono colorate per mostrare:
a. Se viene attivato lo switch `show-pheromone`, viene mostrato il feromone.
b. Se viene attiato lo switch `show-distance`, viene mostrata la distanza della patch dal nido.
c. Se viene attivato lo switch `show-food`, viene mostrato il cibo.
d. Se viene attivato lo switch `show-nest`, viene mostrato il nido.
```lisp
repeat speed [
fd 1
t-try-pick-up-food
if t-try-drop-food [
t-resupply
]
]
```
## Dinamica del sistema ### Metabolismo delle formiche
Le formiche, ad ogni `tick`, in base a ciò che trasportano, cercano o di prendere del cibo o di portarlo verso il nest. Sulla via di ritorno al nest, le formiche rilasciano feromone, che spinge altre formiche a risalirlo per giungere quindi alla fonte di cibo. Alle formiche sono stati aggiunti i parametri `metabolism` e `hunger`.
L'ambiente gioca un ruolo importante dal momento che, facendo evaporare i feromoni, elimina vecchi percorsi che portano a fonti di cibo esaurite.
```lisp
ants-own [metabolism hunger]
```
Il parametro `hunger` rappresenta quanta "fame" ha una formica; alla creazione, le formiche partiranno con `max-hunger` (400) punti.
Ogni tick, l'`hunger` di ogni formica perde `metabolism` punti, che saranno ripristinati a `max-hunger` solo se la formica porterà una patch di cibo al formicaio.
Se una formica scende sotto 1 punto `hunger`, essa morirà, e un'altra sarà creata nel nido al suo posto con parametri diversi.
```lisp
to t-consume-food
set hunger hunger - metabolism
if hunger <= 0 [
t-die
]
end
to t-resupply
set hunger max-hunger
end
to t-die
set ant-deaths ant-deaths + 1
set ants-to-respawn ants-to-respawn + 1
die
end
to respawn-ants
create-ants ants-to-respawn [t-setup-ant]
set ants-to-respawn 0
end
```
## Feedback del sistema ## Feedback del sistema
Nel sistema sono presenti due tipi di feedback: In aggiunta ai feedback precedenti, in questo progetto abbiamo nuovi feedback:
- <span style="background-color: lightgreen; color: darkgreen;">**Positivo**: Più intensa e recente è la traccia di feromone, più le formiche contribuiranno ad aumentarne l'intensità tornando dalla fonte di cibo.
- <span style="background-color: lightcoral; color: darkred;">**Negativo**: Con l'esaurimento della fonte di cibo, il feromone viene a mancare, cancellando un percorso non più produttivo.
## Esperimenti - <span style="background-color: lightcoral; color: darkred;">**Negativo**: Le formiche con `metabolism` troppo alto o `speed` troppo bassa per consegnare cibo al formicaio in tempo moriranno, lasciando il posto a nuove formiche con parametri diversi.</span>
- <span style="background-color: lightgreen; color: darkgreen;">**Positivo**: La casualità dei parametri delle nuove formiche favorirà quelle con parametri più adeguati all'ambiente.</span>
TBD ## Dinamica del sistema
## Branches Le formiche continueranno a portare cibo al formicaio all'infinito; le meno adeguate di esse moriranno, mentre le più adeguate continueranno a vivere.
Variazioni al modello sono visibili nei branch di questo repository. Con il progredire dei tick, ogni parametro avrà un valore che sarà prevalente nelle formiche: esso sarà il valore ideale del parametro nell'ambiente corrente.
In particolare, si evidenziano i branch: ## Osservazioni
- [`2-poison`](https://github.com/Steffo99/turtle007/tree/2-poison), una versione del modello che include anche una sorgente di veleno. Con le impostazioni di default, il valore ideale del parametro `speed` sarà **2**:
- [`2-ant-apocalypse`](https://github.com/Steffo99/turtle007/tree/2-ant-apocalypse), una versione del modello che rende necessario alle formiche di nutrirsi, pena la morte.
- [`2-death-and-rebirth`](https://github.com/Steffo99/turtle007/tree/2-death-and-rebirth), una versione del modello che rende necessario alle formiche di nutrirsi, pena la morte, ma che permette loro anche di riprodursi in situazioni di prosperità. ![](img/speed.png)
Invece, il valore ideale del parametro `metabolism` sarà 1:
![](img/metabolism.png)
Si ipotizza che qualsiasi siano i valori minimi e massimi di `speed` e `metabolism`, verranno favoriti **valori più alti** di `speed` e **valori più bassi** di `metabolism`.