基于Matlab的贻贝群河床模式的模拟仿真+源程序(2)
3.3 贻贝群体运动概述 20
3.3.1 贻贝运动程序设计详述 20
4 总结与展望 31
4.1 全文总结 31
4.2 展望 31
参考文献 33
附录 35
1 绪论
生命源于生物，生命寓于系统，生命控于信息。生物科学、系统科学、计算机和信息科学的相互结合形成了人工生命系统。通过模拟、延伸、扩展自然生命的方式，使得人工生命的发展和应用得以以人为本，造福人类。通过研究人工生命的发展及形成模式，从而探究自然界中种群个体间的相互作用，以及模拟仿真其群体的运动模式及生命特征[1]。
由自然生命引发的自然计算，对生命系统的模拟、人工生命的研究从早期提出，发展形成体系，至今已具有非常广阔的发展前景。
1.1 自然计算发展趋势
自然计算的本质是借鉴自然界的运行机制或作用机理抽象出的计算或优化模型，其研究涉及现代自然科学的方方面面，相关领域非常广阔。
自然计算是自然界中生命、社会发展、物理、化学运算过程在人类社会产生实践中的映射[2]。自然计算式模计算的基础，还是人工智能算法的基础。自然计算是指受自然界中自然现象的启发，模拟或仿真实现发生在自然界中、易作为计算过程模式的动态过程[2]。
1.1.1 自然计算应用领域
自然计算的应用涉及领域很广。在复杂优化问题求解、优化调度控制与故障诊断、智能控制与机器人控制、智能交通、智能建筑、计算机集成制造、智能电网、数据挖掘、模式识别、网络通信与信息安全、工业设计优化、社会经济、金融与管理、生态环境、生物医学医药、新能源与新材料、航空航天与军事等领域的应用都有报道。
1.2 生命系统模拟
作为自然计算的研究分支之一，生命系统是自然界中最复杂最智能的系统。生命系统模拟计算式对自然界生命个体，生命体的结构、功能、相互作用和生命系统各种机制的抽象与建模，并用于设计智能算法的一个多主体松散连接的研究领域，其理论构建于生物学、生态学、计算机软件及数学建模的基础上。从60、70年代出现的从生命系统汇总抽象出细胞自动机、人工神经网络、免疫算法、内分泌计算以及进化计算等是生命系统模拟计算最直接的体现，直至90年代出现的文化算法、膜计算、DNA计算以及群体智能算法等也都是生命系统模拟计算的研究范畴。
总之，生命模拟计算包含了对生物分子（如DNA、RNA）到细胞到功能（器官）系统（神经网络、内分泌系统、免疫系统）再到生命个体（植物或动物）的不同层次上的生命系统机制的模拟。
1.3 人工生命研究及发展趋势
1987年，在美国举行的以“Synthesis and simulation of living systems”为主题的会议中，C.G. Langton提出人工生命是“研究具有自然生命系统行为特征的人工系统”，利用自然生命的现象，如繁殖行为、遗传变异、捕食、御敌行为，提出了基于细胞自动机的数字生命软件。
1.3.1 定义及基本特征
人工生命系统是展示自然生命系统行为特征的人造系统，其行为具有我们通常认为的基本生命特征。人工生命通过人工模拟生命系统，来研究生命的领域，是通过对自然生命现象的模拟来研究行为如何变得智能、自适应的学科, 其本质在于大量生命之间相互作用产生的自下而上的自组织行为。人工生命的研究是一项抽象地提取控制生物现象的基本动态原理, 并且通过物理媒介( 如计算机) 来模拟生命系统动态发展过程的研究工作。