Animação comportamental. Controlo de grupos de objectos. Sistemas de partículas Comportamento de grupos (Flocks, Herds, Schools) Agentes autónomos

Transcrição

1 Controlo de grupos de objectos Sistemas de partículas Comportamento de grupos (Flocks, Herds, Schools) Agentes autónomos

2 Controlo de grupos de objectos Considera-se um número moderado de membros (muito menos do que no caso de partículas) Cada membro controlado por um conjunto simples de regras locais Comportamento físico simples e inteligência limitada Maior interacção entre membros do que no caso de sistemas de partículas Comportamento emergente resultado do comportamento local de cada membro (como nas partículas) Exemplo usual: bandos de pássaros

3 Membro de bando designa-se boid (Reynolds) Comportamento em bando é governado por duas necessidades opostas: Evitar colisões com restantes membros do bando e também com obstáculos do ambiente (deve ter maior prioridade) Procura do centro do bando Controlo do movimento a nível local Comportamento de membro de grupo (boid) regido por regras locais é Desejável (computacionalmente) Realístico (admite-se que é assim que acontece) Três processos a modelar Física Percepção Raciocínio e capacidade de reacção

4 O modelo físico é semelhante ao apresentado para os sistemas de partículas Gravidade, detecção e resposta a colisões, etc. Percepção Informações sobre o ambiente a que o boid tem acesso Raciocínio e capacidade de reacção Incorporados no módulo do sistema responsável pela negociação do movimento Definidas os vários objectivos, que direcção tomar? Objectivos: evitar colisões, atingir o centro do bando, tentar chegar a uma determinada velocidade média, respeitar as leis Físicas impostas ao boid Percepção Informação resultante guia o raciocínio e a tomada de decisão Principal diferença em relação aos sistemas de partículas Definir região de percepção, normalmente definida pelo campo de visão do boid. Interacção com outros boids Força de atracção entre boids: um boid tenta manter-se como parte do grupo Força de repulsão entre boids: tentar evitar colisão

5 Interacção com o ambiente Objectivo principal: evitar colisão Como implementar? Usando campos de força (bons resultados para casos simples) Controle global do movimento Deve ser definido um objectivo global para o grupo Este objectivo pode influenciar todos os membros do bando ou apenas o líder Membros podem seguir o líder, estar com o grupo ou uma combinação de ambos Líder do bando Bandos de pássaros mudam de líder de tempos em tempos (devido ao cansaço causado pela resistência ao vento?) Líder define a velocidade do bando O movimento do líder é definido ao longo de um caminho e define assim o movimento global do bando

6 Decidindo o movimento Para produzir movimento, são usados 3 controladores de baixo nível que têm como objectivo (por esta ordem) Evitar a colisão Atingir uma determinada velocidade Procurar o centro do bando Cada um destes controladores produz um vector velocidade como resultado Tarefa: dados os diversos objectivos, como obter um vector velocidade adequado? vector velocidade adequado? O módulo responsável por tal chama-se módulo de navegação Encontrar o vector velocidade médio não é uma boa solução Solução proposta por Reynolds prevê Módulo de navegação Módulo piloto Módulo de vôo

7 Evitar colisões Diversas estratégias (Reynolds) Estratégia simples: campo de forças de repulsão em torno de cada boid Calcular o quadrado da distância entre os centros de um boid e um objecto Se distância for abaixo de um limite definido, a força de repulsão começa pouco a pouco a afastar o boid do objecto Quando o boid se aproxima, a força de repulsão aumenta

8 Comportamento de grupo Vantagens Fácil de implementar Efeito decresce suavemente à medida que o objecto se afasta Desvantagens Impede que um boid navegue próximo de um obstáculo A força de repulsão é a mesma tanto para boids que navegam paralelamente ao objecto, como para aqueles que vão na direcção do objecto Comportamento de grupo

9 Dividir e reagrupar Um dos efeitos mais interessantes de observar em bandos Devido a um obstáculo, o bando divide-se, tornando posteriormente a reagrupar-se Difícil de simular: pressupõe um bom equilíbrio entre as prioridades dos movimentos de evitamento de colisão (prioritário) e de alcance do centro do bando Comportamento de grupo

10 Resulta da modelação do processo cognitivo de um objecto Normalmente é aplicado apenas a poucos objectos do ambiente Objecto Tem consciência do ambiente no qual está inserido Sabe por que está no estado actual Planeia uma reacção a estas circunstâncias Atenção a acções que afectam o seu ambiente Estado interno conhecido (desejos, emoções, regras de comportamento) Modelar comportamento é procedimento complexo Aspectos a considerar na simulação Simulação de sensores Visão e tacto Percepção Memória Emoções Pré-disposições Computação gráfica ou inteligência artificial?

11 Objectivo da simulação cognitiva é o controle do movimento, logo o problema envolve CG Um dos maiores componentes da modelação cognitiva é o raciocínio espacial, resolvido com algoritmos gráficos Normalmente associado a objectos articulados (humanóides e animais) Outros exemplos: Controle de tráfego, tráfego aéreo, tanques em combate Conhecer o ambiente Como pode o objecto conhecer o ambiente? Modelo mais simples Objecto tem acesso a base de dados que define o ambiente Modelos mais complexos Objecto adquire informações do ambiente através de sensores e de memória Visão: rendering da cena do ponto de vista do objecto Tacto: modelado através da detecção de colisões Memória

12 Estado interno Modelado parcialmente através de intenções Importância das intenções depende dos objectivos que devem ser satisfeitos Intenção mais importante: instinto de sobrevivência Inclui também Inibições Identificação de áreas de interesse Estado emocional Três classes de variáveis Imperativas: estados que necessitam de ser alcançados Desejos: estados que devem ser alcançados, se puderem ser incluídos pelo sistema de raciocínio Sugestões: maneiras de fazer coisas que o sistema de raciocínio desejou realizar Nível de comportamento Objectivos de alto-nível devem ser decompostos

13 Mantendo o controlo do comportamento Como consegue o animador controlar os comportamentos se estes devem ser autónomos? Controlo deve existir a vários níveis de especificidade Animador pode interactuar criando intervenções a todos os níveis Estratégias Sequências de acção Invocação de actividades Outra solução é o animador intervir no estado interno

14 Arbitragem de intenções em competição O comportamento mais importante deve ser privilegiado Outros comportamentos que não sejam contraditórios ao dominante podem ser incluídos

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