人工鱼的认知建模方法研究

“人工鱼”利用人工生命方法创作计算机动画。为了进一步提高动画角色的智能水平,将人工智能方法学引入到“人工鱼”系统中,建立认知模型,控制人工动物的行为,使人工动物成为更加自主的和智能的角色。该文介绍了认知建模的概念、特点,给出人工鱼的认知建模方法研究的主要内容和模型结构。     

人工鱼的认知模型研究

本文将人工生命的“自繁衍”特性引入到计算机动画创作中。提出并建立了面向自繁衍的人工鱼的认知模型，提高人工鱼的认知能力，实现基于“动物逻辑”的人工鱼高级行为规划。建立了人工鱼产生交配欲望、产卵和环境选择等预定义行为的认知模型。建立了人工鱼随意性行为的认知模型，并利用子集搜索等技术提高搜索效率。     

"人工鱼"自学习方法研究

“人工鱼”利用人工生命方法创作计算机动画。为了进一步提高动画角色的自适应能力，该文将人工神经网络方法和基于时间差分方法TD的强化学习相结合，建立了“人工鱼”的自学习模型，控制人工鱼的行为。该实验表明该“人工鱼”自学习系统可以使“人工鱼”成为更加自主和智能的角色。     

一种基于人工生命的群体动画

引入人工生命的理论观点,深入探讨了分层式群体动画系统模型.为了高效地表现群体动画和实时控制,摒弃了以虚拟角色个体为单位的动画手法,而是通过对象结构的层次划分(群体、分组、个体),采用以分组为单位的控制方式.另外,该模型主要集中于行为层次的动画技术环节,依照人工生命的方法,对行为模型同样建立了层次架构,使该模型更加符合生命的本性和更高的灵活可控性.     

天地钟秀孕精华——涂序彦先生谈人工生命的工程技术实现

提到人工生命,人们大多会认为它是个生物学上的概念。但实际上,通过工程技术途径也可以实现人工生命,如用计算机动画技术实现的栩栩如生的人工鱼等。本期访谈中,北京科技大学计算机与系统科学研究所所长、中国人工智能学会理事长、博士生导师涂序彦先生将和我们聊聊人工生命的有趣话题。     

计算机群体动画中的真实感行为综述

近年来,计算机群体动画在虚拟现实、计算机游戏、在线教育、娱乐和模拟训练等多个领域得到广泛深入的应用。目前群体动画技术中两个关键的研究领域是：1)研究并建立大规模群体运动的仿真模型,即如何实现对群体运动的真实感行为模拟;2）研究群体动画中高质量的可视化效果,即如何将大规模群体运动以三维的方式逼真地展现到虚拟场景中。现在这两个领域的技术研究也得到了一些很好的研究成果。定义了群体运动的概念,并给出了群体动画的引擎框架;对群体运动的真实感行为从其发展历程、模型和关键算法等方面进行了归纳与分析;最后讨论了群体动画真实感行为的发展趋势。     

基于多自主智能体的群体动画创作

群体动画一直是计算机动画界一个具有挑战性的研究方向，提出了一个基于多自主智能体的群体动画创作框架：群体中的各角色作为自主智能体，能感知环境信息，产生意图，规划行为，最后通过运动系统产生运动来完成行为和实现意图，与传统的角色运动生成机理不同，首先采用运动捕获系统建立基本运动库，然后通过运动编辑技术对基本运动进行处理以最终得到角色运动，应用本技术，动画师只需“拍摄”角色群体的运动就能创作群体动画，极大地提高了制作效率。     

基于ABC算法的群体动画研究与应用

对群体行为的模拟一直是动画研究领域的重点,如何表现出个体运动的独立性以及群体运动的整体性是群体行为模拟的难点所在,同时传统的群体动画制作手段工作量大,制作出的效果不能满足人们的需求。针对此问题文中将人工蜂群算法应用于群体行为模拟路径规划中,并针对群体动画的特征进行修改,从而产生一种新的简单、高效的制作群体动画的方法。仿真实验表明改进后的人工蜂群算法能够真实模拟出群体在运动过程中的心里状态及群体运动行为。     

人工鱼的“叨食物行为”和“求偶行为”的运动规律模型

提出了表现人工鱼的“叨食物行为”和“求偶行为”的局部运动规律模型和模型的随时连续切换方法,使基于这些模型和方法开发的人工鱼社会行为系统,一方面能表现鱼的“叨食物行为”和“求偶行为”,另一方面能无限广义循环运行,有良好的人机交互性能,且系统中鱼的外观、运动和行为在视觉上令人信服、逼真,不会出现动画角色‘突变’、‘突失’、‘跳变’不佳视觉效果。一定程度上解决了动画角色多运动规律模型随时连续切换难题。     

数字人工生命模型Autolife的研究与改进

人工生命是一门正在发展的新兴学科,研究了数字人工生命模型Autolife的生命特征,在此基础上,通过增加角色、完善各种角色之间的生存规则,更真实地模拟了自然生存环境和生命特点,为计算机游戏、虚拟现实等计算机动画的应用领域提供了模型参考。     

人工鱼局部运动规律模型与模型的随时连续切换

较好地解决了画色多运动规律模型随时连绩切换难题，提出了一套人工鱼的局部运动规律建模与模型的随时连续切换方法。基于该方法开发了一个人工鱼社会行为系统，该系统能表现鱼的多种生命习性和智能行为。它能无限广义循环运行，有良好的人机交互性能。而且系统中鱼的外观、运动和行为在视觉上令人信服、逼真，不会出现动画角色“突变”、“突失”、“跳变”不佳视觉效果。提出的局部运动规律建模与模型的随时连续切换的思想方法对开发高效的、无限广义运行的、交互式的人工动物行为系统、动画系统有良好的借鉴作用。     

“人工鱼”及虚拟海底世界建模方案

“人工鱼”的动画建模方案 为了给人工动物建模,需要考虑从外貌到内部功能等各方面。我们将人工鱼模型分为三种子模型。 １．外貌形态模型：采用可变形的几何图和纹理图刻画各种 人工鱼的外貌和形 态。 ２．内部结构模 型：描述人工重驱体 内部的结构和功能, 包括：肌肉效应器、 鱼体的变形仿真、生 物物理和动力学模 型等。 ３．感知行为模 型：包括人工鱼的感觉聚焦、意图产生、运动和行为控制等 模型。 “人工鱼”动画的建模总体方案如图１所示。 在图１中,人工鱼动画的总体方案可分为三个子系统。 １．感觉系统 人工鱼感觉系统依靠一…     

人工鱼的“叨食物行为”和“的运动规律模型求偶行为”

提出了表现人工鱼的“叨食物行为”和“求偶行为”的局部运动规律模型和模型的随时连续切换方法，使基于这些模型和方法开发的人工鱼社会行为系统，一方面能表现鱼的“叨食物行为”和“求偶行为”，另一方面能无限广义循环运行，有良好的人机交互性能，且系统中鱼的外观、运动和行为在视觉上令人信服、逼真，不会出现动画角色‘突变’、‘突失’、‘跳变’不佳视觉效果。一定程度上解决了动画角色多运动规律模型随时连续切换难题。     

人工生命浅谈

1987年兰顿首次提出了人工生命的概念，定义“人工生命是研究人工系统来模拟自然生命系统行为特性的学科”，经过20年的发展，人工生命的独立学科地位已经得到国际学术界的广泛承认，正在逐渐成为学术研究的热点之一，人工生命的研究兴趣在于对生命系统行为特性的仿生，学科中应使用由下而上合成的方法，以使人工系统具有很好适应性、灵活性。本文将介绍人工生命起源、重要概念和发展趋势等方面的内容。     

复杂性系统研究方法:从人工生命到人工社会

一、人工生命的两种途径 “人工生命”(Artificial　Life)简称为Alife,是指具有“自然生命”特性和功能的人造系统,人工生命中的“活体”是指有生命特征的个体或群体。人工生命研究是抽象地提取演化、生命规则等生物现象的基本原理来模拟生命系统的动态发展过程。人工生命有多种研究方法或技术,但基本上可以分为以下两种途径。 ?　 生命科学途径:通过生物实验方式,在试管中通过生物化学或遗传工程的方法合成或生成人工的生命。这种方法在目前并不能从无生命物质开始合成生命,而只能用克隆技术进行基于相应的自然生命的“母体”无性繁殖生…     

群体动画中路径自动规划方法研究

为了在制作群体动画时产生逼真的运动路径,在群体运动的模拟中设计了碰撞检测和碰撞避免的方法,并基于微粒群算法和人工蜂群算法提出了群体动画路径自动规划方法.仿真实验表明;该方法能够实现群体动画运动路径的自动设计,提高了群体动画的制作效率.     

群体动画设计中常用的几种优化算法

群体动画是计算机应用的一个重要领域,成为计算机图形学中的一个热点。由于控制群体行为的复杂性,群体动画仍然是计算机动画中的一个具有挑战性的研究工作。本文介绍了群体动画的特点和基本原则,以及在群体动画中经常使用的优化算法:遗传算法、模拟退火算法、微粒群算法和人工蜂群算法,主要通过介绍算法的基本思想,简单分析了各算法的优缺点。     

论动画的否定性：基于游戏引擎技术的动画再定义

文章主要讨论对“动画”概念定义的分歧。对于一个要成为“动画”的东西，其必须看起来在物理上移动或改变，那么动画表演等必须保持绝对的一致性，动画创作者的表述要贯穿始终，如果动画表演以任何方式改变，从最初的创作方式，动画表演的艺术完整性就丧失了，而且动画有可能被解释为与创作者的意图表述不同。引擎动画与传统动画都由一组连续的静止图像组成，通过计算机或拍摄机器将其记录在一个离散的时间单元中（时间轴和关键帧的结合），不同影片和运动影像在相关技术的运用手法上还存在争议。     

基于人工生命种群的人工生态系统演变研究

运用人工生命技术探索生态系统演变的规律,提出了人工生命种群的当量模型;建立了一个基于人工生命种群的人工生态系统,从底层到最顶层依次为模拟气候、人工生态环境、人工植物种群、食草人工动物种群、食肉人工动物种群。开展了人工生态系统演变实验。实验发现,平衡态人工生态系统存在收窄现象,但从不越界,只要模拟气候不低于其临界值,人工生态系统就将继续处于平衡态;但任一生态层在某时刻起低于其临界值将使人工生态系统从该时刻起处于失衡态,失衡态是不可逆的,除非外界足量补缺。基于人工生命种群的人工生态系统演变研究弥补了现有生态系统演变研究存在的缺陷,研究结果揭示了生态系统演变的规律,因此它是研究生态系统演变的科学方法。     

基于人工智能和人工生命的计算机动画

基于人工智能（AI）和人工生命（AL）的计算机动画是将AI和AL应用于计算机动画，从而实现动画的自动生成，减少动画师的参与，让动画角色具备自主性和智能性的计算机动画新方法。本文首先对国内外在这一领域的主要研究内容和成果进行了总结分类，评价了基于AI和AL的计算机动画较传统动画的特色和优势，继而指出基于AI／AL相结合的计算机动画方法是必然发展方向。最后对未来研究趋势作了展望。