_{МИНОБРНАУКИ РОССИИ}

Санкт–Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра биотехнические системы и технологии

Курсовая РАБОТА

по дисциплине «Моделирование биологических процессов и систем»

Тема: АЛГОРИТМ ДВИЖЕНИЯ СТАЙ (BOIDS)

Студент гр. 2502		Булгаков А.А.
Преподаватель		Палогианнидис Д.

Санкт–Петербург

2025

ЗАДАНИЕ

на курсовую работу

Студент Булгаков А.А.
Группа 2502
Тема работы: Алгоритм движения стай (boids)
Исходные данные: Необходимо изучить алгоритм движения стай (boids), рассмотреть его плюсы и минусы по сравнению с похожими технологиями, рассмотреть применение данного алгоритма в медицине
Содержание пояснительной записки: «Содержание», «Введение», «Теоретическая основа», «Разработка системы или модели», «Результаты», «Заключение», «Список использованных источников»
Предполагаемый объем пояснительной записки: Не менее 20 страниц.
Дата выдачи задания: 06.09.2025
Дата сдачи реферата: 08.12.2025
Дата защиты реферата: 15.12.2025
Студент		Булгаков А.А.
Преподаватель		Палогианнидис Д.

Аннотация

В работе исследован алгоритм моделирования стайного поведения Boids. Разработана программа на MATLAB, визуализирующая движение группы агентов по правилам разделения, выравнивания и сцепления. Проведены эксперименты, показавшие влияние параметров (скорость, веса правил, размер группы) на формирование коллективных паттернов. Установлено, что баланс параметров критически важен для возникновения устойчивого скоординированного движения. Полученная модель служит основой для изучения принципов роевого интеллекта

SUMMARY

The paper investigates an algorithm for modeling the flock behavior of Boids. A MATLAB program has been developed that visualizes the movement of a group of agents according to the rules of separation, alignment and coupling. Experiments have been conducted that have shown the influence of parameters (speed, rule weights, group size) on the formation of collective patterns. It is established that the balance of parameters is critically important for the emergence of a stable coordinated movement. The resulting model serves as a basis for studying the principles of swarm intelligence.

Содержание

	Введение	5
1	Теоретическая основа	6
2	Разработка системы или модели	12
3	Результаты	16
	Заключение	19
	Список использованных источников	21
	Приложение. Листинг программы	22

Введение

Коллективное поведение, наблюдаемое в стаях птиц, косяках рыб и роях насекомых, представляет собой яркий пример самоорганизации в живой природе. Это явление возникает благодаря децентрализованному взаимодействию множества особей, каждая из которых следует простым локальным правилам, не обладая информацией о глобальной цели. Результатом такого взаимодействия является эмерджентность – возникновение сложных, скоординированных паттернов поведения на уровне группы, которые невозможно предсказать, исходя лишь из свойств отдельных агентов. Изучение и моделирование подобных систем имеет не только теоретическое, но и большое практическое значение, находя применение в компьютерной графике, робототехнике, управлении беспилотными системами, а также в биомедицинских исследованиях, таких как моделирование коллективной миграции клеток.

Актуальность данной работы обусловлена широким применением алгоритмов роевого интеллекта в различных областях, включая создание реалистичной анимации в кино и видеоиграх, оптимизацию сложных систем, а также биомедицинское моделирование. Понимание принципов работы Boids и умение их реализовать является важным навыком для специалистов в области компьютерного моделирования, биоинформатики и системного анализа.

Объектом исследования является алгоритм моделирования стайного поведения Boids. Предмет исследования – принципы работы, параметры, возможности и ограничения алгоритма Boids, а также его применение для решения практических задач.

Цель работы – изучить алгоритм Boids, реализовать его модель на языке MATLAB и исследовать влияние параметров алгоритма на коллективное поведение агентов.