Simulovaný růst rostlin - Simulated growth of plants
The simulovaný růst rostlin je významným úkolem v biologie systémů a matematická biologie, který se snaží reprodukovat morfologie rostlin s počítačovým softwarem. Elektronické stromy (e-stromy) se obvykle používají L-systémy simulovat růst. L-systémy jsou v oblasti velmi důležité složitost vědy a Život Je třeba ještě navrhnout všeobecně přijímaný systém pro popis změn morfologie rostlin na buněčné nebo modulární úrovni. [1]V článcích jsou popsány nejčastěji implementované algoritmy generující stromy „Vytváření a vykreslování realistických stromů“, a Vykreslování stromů v reálném čase
Realistické modelování růstu rostlin má vysokou hodnotu pro biologii, ale také pro počítačové hry.
Teorie + Algoritmy
Biolog, Aristid Lindenmayer (1925–1989) pracoval s droždí a vláknité houby a studoval růstové vzorce různých druhů řas, jako jsou modrozelené bakterie Anabaena catenula. Původně byly L-systémy navrženy tak, aby poskytovaly formální popis vývoje těchto jednoduchých mnohobuněčných organismů a ilustrovaly vztahy mezi rostlinnými buňkami. Později byl tento systém rozšířen tak, aby popisoval vyšší rostliny a složité větvící se struktury. Centrální pro L-systémy, je pojem přepisování, kde základní myšlenkou je definovat složité objekty postupnou výměnou částí jednoduchého objektu pomocí sady přepisování pravidla nebo produkce. Přepis lze provádět rekurzivně. S L-Systems také úzce souvisí Kochovy křivky.
Interakce s prostředím
Výzvou pro simulace rostlin je důsledně integrovat faktory prostředí, jako jsou okolní rostliny, překážky, dostupnost vody a minerálů a světelné podmínky. Pokus o vybudování virtuálních prostředí s tolika parametry, kolik je výpočetně proveditelných, v zásadě nejen simuluje růst rostliny, ale také prostředí, ve kterém roste, a ve skutečnosti celé ekosystémy. Změny dostupnosti zdrojů ovlivňují růst rostlin , což má za následek změnu dostupnosti zdrojů. K jejich efektivní simulaci budou nutné výkonné modely a výkonný hardware rekurzivní interakce rekurzivních struktur.
Software
- OpenAlea: softwarové prostředí s otevřeným zdrojovým kódem pro modelování rostlin[2], který obsahuje L-Py, implementace pythonů open-source systémů Lindenmayer[3]
- Větvení: Strom L-systému A Applet Java a jeho zdrojový kód (otevřený zdroj ) simulace růstu botanického stromu pomocí L-systému.
- Arbaro - opensource
- Treal - opensource
- L-trn
- Genesis 3.0
- AmapSim - z Cirad
- GreenLab
- ONETREE - Doprovodem CDROM je a CO2 metr který se připojuje k místnímu sériovému portu. To je to, co řídí rychlost růstu stromů. Tempo růstu těchto virtuálních stromů řídí skutečná hladina oxidu uhličitého přímo ve vašem počítači.
- Elektrárna
vidět Porovnání generátorů stromů a Průzkum modelování a vykreslování stromů
Viz také
externí odkazy
- Článek Davida J. Wrighta o L-systémech
- Algoritmická botanika na univerzitě v Calgary
- Laboratoř AMAP (botAnique et bioinforMatique de l'Architecture des Plantes)
Reference
- ^ „Simulace růstu rostlin“. Archivovány od originál dne 09.12.2009. Citováno 2009-10-18.
- ^ Pradal, Christophe; Fournier, Christian; Valduriez, Patrick; Cohen-Boulakia, Sarah (2015). OpenAlea: vědecké pracovní toky kombinující analýzu a simulaci dat. Sborník příspěvků z 27. mezinárodní konference o správě vědeckých a statistických databází - SSDBM '15. p. 1. doi:10.1145/2791347.2791365. ISBN 9781450337090. S2CID 14246115.
- ^ Boudon, Frédéric; Pradal, Christophe; Cokelaer, Thomas; Prusinkiewicz, Przemyslaw; Godin, Christophe (2012). „L-Py: Rámec simulace L-systému pro modelování vývoje architektury rostlin na základě dynamického jazyka“. Hranice ve vědě o rostlinách. 3: 76. doi:10.3389 / fpls.2012.00076. PMC 3362793. PMID 22670147.