Имитация роста растений - Simulated growth of plants
В имитация роста растений является важной задачей в системная биология и математическая биология, который стремится воспроизвести морфология растений с компьютерным программным обеспечением. Электронные деревья (е-деревья) обычно используют L-системы имитировать рост. L-системы очень важны в области наука о сложности и Жизнь. Общепринятой системы для описания изменений в морфологии растений на клеточном или модульном уровне еще предстоит разработать. [1]Наиболее широко применяемые алгоритмы построения деревьев описаны в статьях. «Создание и визуализация реалистичных деревьев», и Визуализация дерева в реальном времени
Реалистичное моделирование роста растений имеет большое значение не только для биологии, но и для компьютерных игр.
Теория + алгоритмы
Биолог, Аристид Линденмайер (1925–1989) работал с дрожжи и нитевидный грибы и изучили закономерности роста различных типов водорослей, таких как сине-зеленые бактерии. Анабаена катенула. Первоначально L-системы были разработаны для формального описания развития таких простых многоклеточных организмов и для иллюстрации соседских отношений между растительными клетками. Позднее эта система была расширена для описания высших растений и сложных ветвящихся структур. Центральным для L-систем является понятие переписывания, где основная идея состоит в том, чтобы определять сложные объекты путем последовательной замены частей простого объекта с помощью набора переписываний. правила или постановки. Перезапись может выполняться рекурсивно. L-системы также тесно связаны с Кривые Коха.
Взаимодействие с окружающей средой
Задача моделирования растений состоит в том, чтобы последовательно интегрировать факторы окружающей среды, такие как окружающие растения, препятствия, наличие воды и минералов, а также условия освещения. По сути, попытка создать виртуальную среду с таким количеством параметров, насколько это возможно с вычислительной точки зрения, таким образом, моделируя не только рост растения, но и среду, в которой оно растет, и, фактически, целые экосистемы. Изменения в доступности ресурсов влияют на рост растений. , что, в свою очередь, приводит к изменению доступности ресурсов. Для их эффективного моделирования потребуются мощные модели и мощное оборудование. рекурсивный взаимодействия рекурсивных структур.
Программного обеспечения
- OpenAlea: программная среда с открытым исходным кодом для моделирования предприятий[2], который содержит L-Py, реализация систем Линденмайера на языке Python с открытым исходным кодом.[3]
- Ветвление: дерево L-системы А Java-апплет и это исходный код (Открытый исходный код ) моделирования роста ботанического дерева с помощью L-системы.
- Арбаро - Открытый исходный код
- Treal - Открытый исходный код
- L-беседка
- Бытие 3.0
- AmapSim - от Cirad
- GreenLab
- ОДНО ДЕРЕВО -Компакт-диск сопровождает CO2 метр который подключается к вашему локальному последовательному порту. Именно это контролирует скорость роста деревьев. Фактический уровень углекислого газа прямо на вашем компьютере контролирует скорость роста этих виртуальных деревьев.
- Электростанция
увидеть Сравнение генераторов деревьев и Обзор деревьев моделирования и рендеринга
Смотрите также
внешние ссылки
- Статья Дэвида Дж. Райта о L-системах
- Алгоритмическая ботаника в Университете Калгари
- Лаборатория AMAP (botAnique et bioinforMatique de l'Architecture des Plantes)
использованная литература
- ^ «Моделирование роста растений». Архивировано из оригинал на 2009-12-09. Получено 2009-10-18.
- ^ Прадаль, Кристоф; Фурнье, Кристиан; Вальдуриес, Патрик; Коэн-Булакия, Сара (2015). OpenAlea: научные рабочие процессы, сочетающие анализ данных и моделирование. Материалы 27-й Международной конференции по управлению научными и статистическими базами данных - SSDBM '15. п. 1. Дои:10.1145/2791347.2791365. ISBN 9781450337090. S2CID 14246115.
- ^ Будон, Фредерик; Прадаль, Кристоф; Cokelaer, Томас; Прусинкевич, Пшемыслав; Годен, Кристоф (2012). "L-Py: структура моделирования L-системы для моделирования разработки архитектуры предприятия на основе динамического языка". Границы растениеводства. 3: 76. Дои:10.3389 / fpls.2012.00076. ЧВК 3362793. PMID 22670147.