Basiswissen

Boids, die 1986 von Craig Reynolds entwickelt wurden, stellen ein Künstliches-Leben-Programm dar, das das Schwarmverhalten von Vögeln simuliert.

Bildbeschreibung und Urheberrecht — Ein Vogelschwarm am Ostende der Nordseeinsel Wangerooge. Ein ähnliches Gruppenverhalten kann durch vergleichsweie einfache Programmier-Befehle für künstliche Boids simuliert werden.☛

Grundprinzipien von Boids

Wie die meisten Programme dieser Art, stellen Boids eine Form von emergentem Verhalten dar, das heißt die Komplexität der Boids ergibt sich aus der Interaktion der einzelnen Agenten (in diesem Fall den Boids), die einem einfachen Regelwerk folgen. In der einfachsten Variante gelten folgende Regeln:

Separation: wähle eine Richtung, die einer Häufung von Boids entgegenwirkt

Angleichung: wähle eine Richtung, die der mittleren Richtung der benachbarten Boids entspricht

Zusammenhalt: wähle eine Richtung, die der mittleren Position der benachbarten Boids entspricht

Es können noch weitere Regeln, wie zum Beispiel das Ausweichen von Hindernissen oder eine Zielsuche hinzugefügt werden. Die Bewegungsmuster können grundsätzlich in chaotisch (zufällige Bewegung und Aufbrechen des Schwarms) und geordnet unterschieden werden. Ein Boid ist damit ein Beispiel für einen Lokaloid ↗

Reale Vogelschärme als Vorbild

In einem vogelkundlichen Buch^[2] werden Computersimulationen von Vogelschwärmen mit echten Schwärmen von Staren^[3] verglichen. Die Stare, so, das Buch, müssten für ihren Flug im Schwarm drei Grundregeln befolgen:

1) Bewege dich in dieselbe Richtung wie deine Nachbarn

2) Bleibe nah bei ihnen

3) Vermeide Kollisionen

Jeder einzelne Vogel scheint etwa 7 Nachbarn im Blick zu behalten. Der Abstand scheint in etwa einer Flügelspanne (bei Starken 13 cm) zu entsprechen. Was die Richtung angeht, so scheinen die Vögel aber nicht direkt die Richtung sondern eher die "Stärke der Richtungsänderung". Die Information über die Richtungsänderung verbreite sich dabei innerhalb des Schwarms mit rund 20 bis 40 Metern pro Sekunde. In weniger als einer halben Sekunde kann ein Schwarm als Ganzes so seine Richtung ändern ohne dabei "auseinanderzubrechen".

Fußnoten

[1] Craig Reynolds: Flocks, herds and schools: A distributed behavioral model. SIGGRAPH '87. In: Proceedings of the 14th Annual Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques. Association for Computing Machinery. pp. 25–34. 1987. CiteSeerX 10.1.1.103.7187. doi:10.1145/37401.37406. ISBN 978-0-89791-227-3. S2CID 546350.

[2] In: Peter Südbeck, Franz Bairlein, Reno Lottmann (Herausgeber): Zugvögel im Wattenmeer. Faszination und Verantwortung. Brune-Mettcker Druck- und Verlags-GmbH. Wilhelmshaven, Wittmund. 2018. Dort das Kapitel 2 "Von großen Keilen, langen Linien und leuchtenden Wolken", verfasst von Thorsten Krüger. Dort vor allem die Seite 41.

[3] Ballerinie et al.: Empirical investigation of starling flocks: a benchmark study in collective animal behaviour. In: Animal Behaviour 76 (2008). Die Seiten 201 bis 215.