被食捕食動物群の生態系

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被食動物(prey):例 ウサギ と 捕食動物(predator) :例 キツネ の集団が一定の地域に生息している. それらの空間的分布と個体数が時間とともにどのように変わっていくかを2次元セルオートマトンモデルで調べる.
モデル : 一定の地域を n×n のセルから成る正方格子で表す.  各セルはウサギまたはキツネによって占有されているかである.
セ ル の 状 態記 号画 像
ウサギに占められている{ x, y }
キツネに占められている{ x, y, z }
0
ウサギ の状態はリスト { x, y } で指定する.
• x=ウサギが動こうとする向きを指示 [ x=1 北向き,2 東向き,3 南向き,4 西向き ]
• y=ウサギの誕生時計(そのウサギから子ウサギが生まれるまでの時間) 0,1,2,...,life の範囲の整数値.
  life はウサギの懐胎周期(適当な正整数値を入力で与える.)
キツネ の状態はリスト { x, y, z } で指定する.
• x=キツネが動こうとする向きを指示 [ x=1 北向き,2 東向き,3 南向き,4 西向き ]
• y=キツネの誕生時計(そのキツネから子ギツネが生まれるまでの時間) 0,1,2,...,preg の整数値.
  preg はキツネの懐胎周期(適当な正整数値を入力で与える.)
• z=キツネのダイエット時計(そのキツネが餓死するまでの時間) 0,1,2,...,starve の範囲の整数値.
  starve は餓死限界時間(適当な正整数値を入力で与える.)
[ 1 ] 初期状態 : ウサギとキツネの初期個体数密度 preyDenspredatorDens を入力で与え, その密度になるように n×n 個のセルにウサギとキツネをランダムに配置する. その際,各個体の向き x の4つの値はランダムに,また, 各個体の誕生時計 y0 から懐胎周期までの値をランダムに選択する. ダイエット時計 z0 から餓死限界時間までの値をランダムに選ぶ.

[ 2 ] 状態遷移 : 12近傍を使い,周期的境界条件を採用.12個の 近傍セル の状態に依存して, 着目セル の次の時間ステップでの状態が決まる.

状態遷移のルール :

 
アニメーションとグラフ
シミュレーションプログラムに対する入力パラメータ
n地域を表す正方格子の一辺のセル数
preyDensウサギの初期存在密度
predatorDensキツネの初期存在密度
lifeウサギの懐胎周期
pregキツネの懐胎周期
starveキツネの餓死限界時間
tシミュレーションの時間ステップ数
入力パラメータのうち,starve の値だけを変えた場合の結果を例示する.アニメーションでは,ウサギとキツネの空間的分布 の時間的変化における著しい相違を見ることが出来る.グラフでは,各個体数の時間的変化を示す.
各画像上にマウスポインタを置くとアニメーションが始まる.はずすと初期画像にもどる.
[ 1 ] n=80; preyDens=0.5; predatorDens=0.3; life=2; preg=8; starve=3; t=200
[ 2 ] n=80; preyDens=0.5; predatorDens=0.3; life=2; preg=8; starve=5; t= 200
[ 3 ] n=80; preyDens=0.5; predatorDens=0.3; life=2; preg=8; starve=7; t=200