Имитация роста растений
Моделирование роста растений является важной задачей системной биологии и математической биологии , которая стремится воспроизвести морфологию растений с помощью компьютерного программного обеспечения. Электронные деревья (e-деревья) обычно используют L-системы для имитации роста. L-системы очень важны в области науки о сложности и A-жизни . Общепринятая система описания изменений морфологии растений на клеточном или модульном уровне еще не разработана. [1] Наиболее широко реализованные алгоритмы генерации деревьев описаны в статьях «Создание и рендеринг реалистичных деревьев» и «Рендеринг деревьев в реальном времени ».
Реалистичное моделирование роста растений имеет большое значение для биологии, а также для компьютерных игр.
Теория + Алгоритмы
[ редактировать ]Биолог Аристид Линденмайер (1925–1989) работал с дрожжами и нитчатыми грибами и изучал закономерности роста различных типов водорослей, таких как сине-зеленые бактерии Anabaena catenula . Первоначально L-системы были разработаны для формального описания развития таких простых многоклеточных организмов и для иллюстрации отношений соседства между растительными клетками. В дальнейшем эта система была расширена для описания высших растений и сложных ветвящихся структур. Центральное место в L-системах занимает идея переписывания, основная идея которой заключается в определении сложных объектов путем последовательной замены частей простого объекта с использованием набора правил или продукций переписывания. Перезапись может осуществляться рекурсивно. L-системы также тесно связаны с кривыми Коха .
Взаимодействие с окружающей средой
[ редактировать ]Задача моделирования предприятий состоит в том, чтобы последовательно интегрировать факторы окружающей среды, такие как окружающие растения, препятствия, наличие воды и минералов, а также условия освещения. По сути, мы пытаемся создать виртуальную среду с таким количеством параметров, насколько это возможно с вычислительной точки зрения, тем самым моделируя не только рост растения, но и среду, внутри которой оно растет, и, по сути, целые экосистемы. Изменения доступности ресурсов влияют на рост растений, что, в свою очередь, приводит к изменению доступности ресурсов. потребуются мощные модели и мощное оборудование Для эффективного моделирования этих рекурсивных взаимодействий рекурсивных структур .
Программное обеспечение
[ редактировать ]- OpenAlea : программная среда с открытым исходным кодом для моделирования предприятий. [2] который содержит L-Py , реализацию систем Lindenmayer с открытым исходным кодом на Python. [3]
- Ветвление: Дерево L-системы и Java-апплет его исходный код ( с открытым исходным кодом ) для моделирования роста ботанического дерева с использованием L-системы.
- Лес - открытый исходный код
- Трел - с открытым исходным кодом
- L-беседка
- Бытие 3.0
- AmapSim - от Cirad
- ГринЛаб
- ONETREE - В комплект поставки компакт-диска входит CO 2 измеритель , который подключается к локальному последовательному порту. Именно это контролирует скорость роста деревьев. Именно реальный уровень углекислого газа прямо на компьютере контролирует скорость роста этих виртуальных деревьев.
- Силовая установка
см. «Сравнение генераторов деревьев» и «Обзор деревьев моделирования и рендеринга».
См. также
[ редактировать ]Внешние ссылки
[ редактировать ]- Статья Дэвида Дж. Райта об L-системах
- Алгоритмическая ботаника в Университете Калгари
- Лаборатория АМАП (ботаники и биоинформатики растительной архитектуры)
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Имитация роста растений» . Архивировано из оригинала 9 декабря 2009 г. Проверено 18 октября 2009 г.
- ^ Прадал, Кристоф; Фурнье, Кристиан; Вальдурье, Патрик; Коэн-Булакиа, Сара (2015). «ОпенАлеа». Материалы 27-й Международной конференции по управлению научными и статистическими базами данных (PDF) . стр. 1–6. дои : 10.1145/2791347.2791365 . ISBN 9781450337090 . S2CID 14246115 .
{{cite book}}: CS1 maint: дата и год ( ссылка ) - ^ Будон, Фредерик; Прадал, Кристоф; Кокелаер, Томас; Прусинкевич, Пшемыслав; Годен, Кристоф (2012). «L-Py: среда моделирования L-системы для моделирования разработки архитектуры предприятия на основе динамического языка» . Границы в науке о растениях . 3 : 76. doi : 10.3389/fpls.2012.00076 . ПМЦ 3362793 . ПМИД 22670147 .