# `1-base`
## 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 all’ambiente.
## Ambiente
L’ambiente 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 (gialle), mentre le restanti saranno vuote (nere).
### Termiti
Dopo il `setup`, nell'ambiente saranno presenti un numero configurabile di termiti.
Le termiti normalmente sono bianche, ma diventano arancioni 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 si possono notare due principali feedback:
- **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.
- **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
### 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
### 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
### 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` | Run 1 | Run 2 | Run 3 | Run 4 | Run 5 | Valore medio magazzini |
|-----------------|-------|-------|-------|-------|-------|------------------------|
| 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
## 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)