Исследование некоторой реальной системы состоит из двух этапов: этапа анализа и этапа синтеза.
Анализ системы - это выделение ее частей с целью прояснения состава системы. В предыдущем параграфе мы говорили, что каждая часть системы - это подсистема, и у этой подсистемы есть свои части. Однако невозможно раскладывать систему бесконечно. На чем-то придется остановиться, какие-то части принять за простые, далее неделимые элементы. Вопрос о том, на чем следует остановить «дробление» системы, зависит от цели исследования. Целью исследования системы является получение ее модели - приближенного представления об устройстве и функционировании системы. Полученная модель будет использоваться для прогнозирования поведения системы в некоторых условиях, для управления системой, для диагностики сбоев в функционировании системы и пр.
Однако невозможно понять механизм функционирования системы, выяснив только ее состав. Необходимо знать структуру связей между частями системы. Только в совокупности состава и структуры можно понять состояние и поведение системы. Поэтому анализ системы - это первый этап ее исследования. Второй этап называется синтезом. Слово «синтез» означает соединение.
Синтез - это мысленное или реальное соединение частей в единое целое. В результате синтеза создается целостное представление о системе, объясняется механизм системного эффекта.
Системным анализом называется исследование реальных объектов и явлений с точки зрения системного подхода, состоящее из этапов анализа и синтеза.
Всякое описание системы носит модельный характер, т. е. отражает ограниченное число ее свойств. Главный вопрос при построении модели системы - какие ее характеристики яявляются сущес·венными с точки зрения целей использования будущей модели?
Модель «черного ящика»
В простейшем случае бывает достаточно иметь представление о взаимодействии системы с внешней средой, не вдаваясь в подробности ее внутреннего устройства. Например, при использовании сложной бытовой техники вам совсем не обязательно знать ее устройство. Достаточно знать, как ею пользоваться, т. е. какие управляющие действия можно с ней производить (что на входе) и какие результаты вы будете при этом получать (что на выходе). Все эти сведения содержатся в инструкции для пользователя.. Такое описание системы называется моделью «черного ящика» (рис. 1.2).
Вход системы - это воздействие на систему со стороны внешней среды, а выход - это воздействие, оказываемое системой на окружающую среду. В такой модели внутреннее устройство системы скрыто. Поэтому ее и называют «черным ящиком».
С точки зрения человека, не связанного с системой высшего образования, университет есть «черный ящик», на входе которого - выпускники школ, а на выходе - дипломированные специалисты.
Модель состава
Как отмечалось выше, результатом анализа системы является определение ее состава. Если описание системы ограничить перечислением ее частей, то мы получим модель состава. Например, модель состава системы «Университет» представлена на рис. 1.3.
Каждая из отмеченных на рис. 1.3 составляющих системы «Университет» является подсистемой со своим составом. Поэтому для этих подсистем также можно построить свои модели состава. Разумеется, такой модели недостаточно для того, чтобы понять, как функционирует университет. И все-таки она дает более подробное представление об университете, чем модель «черного ящика».
Структурная модель системы
Структурную модель системы еще называют структурной схемой. На структурной схеме отражается состав системы и ее внутренние связи. Для отображения структурной схемы системы используются графы.
Граф состоит из вершин, обозначающих элементы системы, и ребер - линий, обозначающих связи (отношения) между элементами системы. Знакомая многим схема скоростного транспорта Москвы (рис. 1.4) является примером графа. Вершинами здесь являются станции метро, а ребрами - линии движения поездов. Такая схема позволяет пассажиру метро определить маршрут своего перемещения между любыми станциями. Схема метро отражает его радиально-кольцевую структуру.
Еще один пример графа показан на рис. 1.5. Это структурная модель молекулы углеводорода. Вершинами являются атомы водорода и углерода, ребра отображают валентные связи.
Связь между двумя станциями метро, соединенными линией движения, является двунаправленной, поскольку поезда могут двигаться в обе стороны. Валентная связь между атомами молекулы также не имеет выделенного направления. Такие графы называются неориентированными. Если же связь между двумя элементами системы действует только в одну сторону, то на графе она отображается направленной стрелкой. Такой граф называется ориентированным. Направленные линии связи на графе называются дугами.
На рис. 1.6 приведен пример ориентированного графа из области медицины. Известно, что у разных людей кровь может различаться по группе. Существуют четыре группы крови. Оказывается, что при переливании крови от одного человека к другому не все группы совместимы. Граф на рис. 1.6 показывает возможные варианты переливания крови. Группы крови - это вершины графа с соответствующими номерами, а стрелки указывают на возможность переливания крови одной группы человеку с другой группой. Например, из этого графа видно, что кровь I группы можно переливать любому человеку, а человек с I группой крови воспринимает кровь только своей группы. Видно также, что человеку с IV группой крови можно переливать любую кровь, но его кровь можно переливать только людям с той же группой.
На практике часто встречаются системы с иерархической структурой, граф которых называется деревом (рис. 1. 7).
Дерево - это ориентированный граф, хотя при его изображении не всегда рисуются стрелки. Обычно вершины дерева располагаются по уровням сверху вниз. Дуги направлены от верхних вершин к нижним. Каждая вершина может быть связана с одной вершиной верхнего уровня (исходной) и множеством вершин нижнего уровня (порожденными). Такая связь называется «один ко многим". Единственная вершина самого верхнего уровня называется корнем дерева. Вершины самого нижнего уровня, у которых нет порожденных вершин, называются листьями дерева. Дерево является связным графом. Это значит, что между любыми двумя вершинами имеется хотя бы один путь, связывающий их между собой. В дереве отсутствуют петли - замкнутые траектории связей. Поэтому маршрут перемещения по дереву между любыми двумя вершинами всегда является единственным.
Структура организации файловой системы во внешней памяти компьютера является иерархической.
Вершинами графа, отображающего файловую структуру, являются папки и файлы. Дуги отражают отношения вхождения одних вершин в другие. Дерево имеет многоуровневую структуру. Папка самого верхнего
уровня называется корнем дерева. Конечные вершины такого дерева (листья) - это файлы и пустые папки.
Система основных понятий
Вопросы и задания
1. Какие существуют типы моделей систем? Чем они различаются?
2. Что такое граф? Из чего он состоит?
3. Какой граф называется неориентированным? Приведите примеры.
4. Какой граф называется ориентированным? Приведите примеры.
6. Нарисуйте два варианта графа системы «Компьютер», содержащего следующие вершины: процессор, оперативная память, внешняя память, клавиатура, монитор, принтер:
А) линия связи обозначает отношение «передает информацию»;
Б) линия связи обозначает отношение: «управляет».
Футбол — командный вид спорта, в котором целью является забить мяч в ворота соперника ногами или другими частями тела (кроме рук) большее количество раз, чем команда соперника. Является самым популярным видом спорта в мире. В качестве основы для базы данных Access Футбольная Команда был выбран футбольный клуб Спартак. Предметная область - футбольная команда. Цель – создание базы данных для хранения, поиска и ознакомления с информацией о игроках, играх, результатах игр, футбольных командах и т.д. В данной БД реализована возможность просмотреть бомбардиров клуба, вывести список легионеров ФК Спартак, выгрузить календарь игр, посмотреть статистику каждого игрока ФК Спартак, статистику игр. Также можно сформировать турнирную таблицу после каждого тура, просмотреть движение каждой команды в чемпионате РФПЛ в виде графика. При желании БД можно переделать под любой другой футбольный клуб.
База данных Access Футбольная Команда содержит 7 таблиц , 12 запросов, 8 форм + главная кнопочная форма, 7 отчетов. Данная база данных Access является учебной, подходит для дальнейшей оптимизации и доработки под собственные нужды.
Пояснительная записки нет!
Цель практических заданий – приобретение навыков анализа предметной области, проектирования базы данных, ее физической реализации в СУБД Access.
Результат выполнения работы представляется в виде базы Access, который должен содержать:
структуру спроектированных таблиц,
схему данных со связями между таблицами,
формы, обеспечивающих интерфейс пользователя,
запросы ,
отчеты,
главную кнопочную форму.
Таблица «Календарь 2016-2017» — База данных Access Футбольная Команда
Форма «Расписание игр» — БД Access Футбольная Команда
Форма «Игроки» — База данных Access Футбольная Команда
Форма «Итоги тура» — База данных Access Футбольная Команда
Отчет «Статистика игр команды» — База данных Access Футбольная Команда
Отчет «Статистика игроков 2016-2017» — БД Access Футбольная Команда
Отчет «Список легионеров» — База данных Access Футбольная Команда
Отчет «Турнирная таблица после N тура» — База данных Access Футбольная Команда
Отчет «Календарь 2016-2017» — База данных Access Футбольная Команда
Отчет «Движение по турам команды Спартак» — БД Access Футбольная Команда
Скачать базу данных (БД) MS Access; БД Access Футбольная Команда; Спартак; футбольный клуб; база данных access; бд access; субд access; базы данных access; access пример; программирование access; готовая база данных; создание база данных; база данных СУБД; access курсовая; база данных пример; программа access; access описание; access реферат; access запросы; access примеры; скачать бд access; объекты access; бд в access; скачать субд access; база данных ms access; субд access реферат; субд ms access; преимущества access; базу данных; скачать базу данных на access; базы данных; реляционная база данных; системы управления базами данных; курсовая база данных; скачать базу данных; база данных access скачать; базы данных access скачать;
Размер: px
Начинать показ со страницы:
Транскрипт
1 Статья сдана в сборник "Новое в управлении и автоматике", М.:Наука, гг. ВИРТУАЛЬНЫЙ ФУТБОЛ: АЛГОРИТМЫ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ИГРЫ РОБОТОВ-ФУТБОЛИСТОВ Д.Е.Охоцимский *, В.Е. Павловский *, А.Г.Плахов **, А.Н.Туганов **, В.В.Павловский ** * Институт прикладной математики им.м.в.келдыша РАН, Москва, Миусская пл., 4 ** МГУ им. М.В.Ломоносова, механико-математический факультет, Москва, Воробьевы горы, МГУ Аннотация. Представлена система моделирования игры роботов-футболистов и базовые алгоритмы управления игроками в игре. Дан краткий обзор современных соревнований роботовфутболистов. Описаны общая схема игры, используемые модели игры, принципы управления движением роботов-игроков, структура системы моделирования, предложены эвристические методы управления коллективом роботов для достижения цели игры. Выполненные исследования являются первым шагом в решении задачи создания интеллектуальных алгоритмов группового управления роботами-футболистами. Работа выполнена при финансовой поддержке грантов РФФИ, Введение. Работа выполнена в рамках проекта по исследованию методов управления группой роботов в интеллектуальной игре. Цель представленного этапа заключается в разработке базовых алгоритмов управления виртуальными роботами-футболистами, а также - инструментальных средств, поддерживающих создание управляющих алгоритмов для роботов-футболистов, средств для организации соревнований по футболу роботов в рамках компьютерного моделирования. В статье описаны полученные в этих исследованиях результаты. В настоящее время известны различные системы по организации соревнований роботов-футболистов, в том числе и на основе компьютерного моделирования, как например , настоящая работа вводит аналогичную схему для роботов, участие которых в соревнованиях предполагается в рамках Фестивалей Мобильные роботы, проводимых в МГУ . Предлагаемая в статье система аналогична упомянутой системе типа , но является самостоятельным проектом, ориентированным в большей мере на моделирование футбола роботов . 2. Схемы соревнований по футболу роботов. В настоящее время предложен ряд различных схем организации соревнований роботов-футболистов, например схемы соревнований Ассоциации RoboCup, или схемы, принятые в Международной Федерации FIRA . В RoboCup заявлен следующий манифест: "... Через 50 лет, в 2050 году, команда роботов-футболистов должна выиграть у Чемпиона мира по футболу (команды людей-футболистов)... " , и для достижения этой цели соревнования проводятся в нескольких Лигах: Лиге Моделирования, Лиге малого класса (малых роботов), Лиге среднего класса (средних роботов), Лиге 4-ногих 1
2 роботов SONY (AIBO), Лиге гуманоидных роботов (она впервые в демо-режиме введена с 2001 года) и двух дополнительных (ассоциированных) Лигах - Лиге моделирования роботов-спасателей и Лиге реальных роботов-спасателей. Кроме того в RoboCup существуют юниорские лиги. Соревнования проводятся в виде Чемпионатов мира для роботов, открытых Чемпионатов или кубков отдельных стран, а также - в виде открытых турниров на крупнейших Международных соревнованиях. Так например, соревнования в 2000 г. были проведены в рамках Австралийской Олимпиады и проходили в Мельбурне. В качестве примеров роботов-участников таких соревнований ниже на рис.1,2 показаны роботы Лиги малого класса и фрагмент игры роботов Лиги среднего класса , определенных правилами RoboCup. Рис.1. Прототипы роботов-футболистов Малой Лиги RoboCup. Рис.2. Фрагмент игры роботов Средней Лиги RoboCup на Чемпионате 2001 года. На рис.2 приведен эпизод финального матча команды CS Freiburg Университета Albert-Ludwigs, Фрейбург, Германия (показана игра у ворот этой команды), против команды Trackies Университета Osaka, Осака, Япония, во время Чемпионата мира 2001 г., проходившего в рамках 1-ой Международной конференции по роботизированному футболу в Сиэтле, США, 4-10 августа 2001 г. (команда CS Freiburg этот турнир выиграла и стала Чемпионом мира 2001 г.). Весьма интересный Чемпионат мира был проведен RoboCup в 2002 году параллельно с мировым футбольным чемпионатом, проходившим в Японии и Корее. Чемпионат RoboCup прошел в японском городе Фукуока. О постоянно возрастающей активности ассоциации RoboCup и разработчиков роботов-футболистов говорят следующие цифры всего на Чемпионате в Фукуоке присутствовали 188 команд из 29 стран, в них суммарно 2
3 входило более 1000 участников разработчиков роботов разных Лиг. Соревнования в Фукуоке за 5 игровых дней посетили более зрителей. На всех очередных соревнованиях RoboCup совершенствует правила игры роботов и вводит новые виды соревнований. Так, Чемпионат 2002 года примечателен тем, что на нем впервые на официальные соревнования вышли роботы-гуманоиды (двуногие роботы), соревновавшиеся в нескольких номинациях. Ниже на нескольких фотографиях приведены фрагменты соревнований роботов-футболистов в Фукуоке. Эти фотографии взяты с официальных Интернет-сайтов RoboCup и Чемпионата в Фукуоке . На рис. 3 5 приведены фрагменты соревнований гуманоидных роботов. На первых фотографиях показаны роботы, соревнующиеся в упражнении "пенальти". Рис.3. Новые роботы Asimo фирмы Honda демонстрируют упражнение "пенальти". Рис.4. Пенальти выполняет робот Tao-Pie-Pie (Новая Зеландия), в воротах стоит робот ARICC-HURO (Сингапур). Победитель соревнований роботов-гуманоидов определялся по общей совокупности номинаций-упражнений (всего их было задано три). И в итоге победителем среди гуманоидных роботов стал японский робот Nagara (разработчики Ассоциация промышленности префектуры Гифу, Япония), показанный на рис.5. 3
4 Рис. 5. Робот Nagara победитель 2002 года среди роботов гуманоидов. Ниже приведены фотографии, демонстрирующие фрагменты соревнований в других Лигах RoboCup. На рис.6 фрагмент соревнований роботов Лиги малого класса RoboCup. Рис.6. Соревнования в Лиге малых роботов RoboCup. Важно здесь отметить, что, как показывает рис.6, роботы малой Лиги играют командами не более 5х5 игроков на небольшом поле, имеющем борта вокруг поля, мяч может отражаться от этих бортов. Система Лиги малых роботов предполагает, что над полем может находиться телекамера (или несколько телекамер), доставляющая для каждой из команд зрительную информацию об игровой ситуации основному управляющему компьютеру. Этот компьютер (такой компьютер может иметь каждая команда) расположен рядом с игровым полем и может связываться с игроками по радиолинии. В отличие от Малой Лиги роботы, соревнующиеся в Лиге Среднего класса, являются полностью автономными и должны быть оснащены развитой бортовой системой управления и весьма развитой сенсорной системой, центром которой является подсистема зрения робота. Фрагмент этих соревнований в 2002 году приведен на рис.7. 4
5 Рис.7. Матч команд Средней Лиги. Укажем нововведение в соревнованиях роботов Средней Лиги сравнивая эпизоды 2001 г. (рис.2) и фрагмент, приведенный выше (рис.7), можно заметить, что ранее в этих соревнованиях на игровом поле также были борта, а с 2002 года они убраны, что означает, что роботы должны строже обращаться с мячом во время игры. Наконец, на рис.8 показан фрагмент соревнований в Лиге 4-ногих роботов Sony. Рис.8. Игра команд Лиги 4-ногих роботов Sony (роботы AIBO). Анализ указанных схем соревнований роботов-футболистов показывает, что, несмотря на различие конструкций таких роботов и технических решений, принятых при их построении, в схемах соревнований роботов много общего в верхних, стратегических, уровнях управления игроками, что позволяет поставить задачу их отработки с помощью единых средств моделирования. Такая система моделирования предлагается и описывается в настоящей работе. Ее цель создание и отработка в режиме моделирования таких алгоритмов управления роботами-футболистами, которые в дальнейшем могут быть перенесены и на реальные роботы. При этом рассматриваются групповые (командные) алгоритмы стратегического и тактического уровней управления командой роботов. 5
6 3. Схема игры и модель игры. За прототип игры примем игру роботов Лиги малого класса RoboCup. Во многом порядок и правила этой Лиги соответствуют правилам, принятым и в другой международной ассоциации FIRA. Пусть игра проходит на прямоугольном поле с бордюрами (ограничивающими поле стенками) между двумя командами колесных роботов-футболистов. Размеры поля и ворот, роботов-участников и мяча заданы как параметры, они вводятся в конфигурационных файлах системы и могут быть при необходимости изменены. Также параметрами являются механические параметры игроков, мяча и игровой среды, задающие механическую модель игры . В каждой команде n участников (n=1,2,3,...), при этом наиболее часто используемый случай - игра команд 5х5 участников, хотя рассматривались и другие варианты, вплоть до 11х11, или больше. Роботы имеют круглую цилиндрическую форму (т.е. форму диска в виде сверху), и в первой версии игры не имеют каких-либо средств контроля над мячом, кроме удара по нему корпусом. Мяч тоже имеет круглую форму. Параметрами управления роботов являются линейное ускорение (торможение) d, оно направлено по продольной оси робота, и угловая скорость робота w. На первом этапе исследований предполагается, что роботы имеют автономную систему управления, но "видят" всё поле (игра с полной информацией). Коммуникация (обмен сообщениями) роботов одной команды между собой возможна, но используется, или не используется, по усмотрению их бортовой системы управления. Правила игры в достаточной мере упрощены и содержат только условия возобновления игры с центра поля после гола, и некоторый аналог правил вбрасывания мяча в спорных ситуациях, к которым относятся тупиковые состояния, в которые может попадать игра. Примером такого тупика является ситуация, когда игроки вводят мяч в один из углов поля и игра "зацикливается" в таком состоянии. При обнаружении подобных ситуаций игра прерывается и возобновляется вбрасыванием мяча в области центра поля. Имеются также правила, задающие начальные расстановки игроков при вбрасывании мяча. После вбрасывания игроки обеих команд получают право начать движение к мячу одновременно. Любые игровые действия игроков считаются допустимыми, никаких правил насчет положения "вне игры", штрафных, угловых, пенальти нет. Игрокам разрешается блокировать или даже толкать друг друга в борьбе за мяч. Здесь необходимо следующее замечание. В текущей версии системы ограничения на действия игроков минимальны, это сделано для того, чтобы обеспечить разработку возможно более широкого класса алгоритмов, однако, в дальнейшем с развитием проекта такие ограничения могут вводиться. Игра может продолжаться заданное время, моделируя матч команд, либо выполняется в отладочном режиме - продолжается неограниченное время, и в этом режиме может быть остановлена вручную. 4. Система моделирования. Система моделирования игры построена следующим образом. Реализованы несколько версий программ моделирования для разных операционных систем, в том числе - для системы WINDOWS, и каждая программа моделирования реализует идентичные механические модели и использует алгоритмы управления игроками, которые подключаются как модули и могут изменяться. Версии программ моделирования совместимы по конфигурационным файлам и схеме подключения модулей с алгоритмами управления игроками. Цель такого моделирования - оптимизация параметров алгоритмов, их сравнение и выбор наиболее эффективных алгоритмов. При этом алгоритмы управления противоборствующими командами могут быть как одинаковыми 6
7 (однотипными), так и различными. На этой основе организуются соревнования алгоритмов управления роботами-футболистами. В целом структура каждой из версий программы моделирования организована следующим образом (рис.9). Программа состоит из трех частей - серверной программы и двух модулей Team1, Team2, описывающих команды игроков, и разрабатываемых и представляемых отдельно. Рис.9. Структура системы моделирования: серверная программа и модули команд-игроков. Серверная программа является ядром системы моделирования и объединяет все модули в единый комплекс. Модули используют разные схемы объединения с серверной программой, в WINDOWS используется протокол DLL. В ходе игры процесс игры моделируется по тактам "времени". Они могут быть соотнесены с реальными тактами реального времени, тогда игра будет развиваться в реальном (астрономическом) времени, либо эти такты могут быть минимизированы, тогда игра будет исполняться в максимально ускоренном режиме, при этом темп игры будет определяться быстродействием моделирующего компьютера. В каждом такте программа моделирования выполняет вызовы модулей - сначала Team1, а затем Team2. Вызов каждого модуля выполняется столько раз, сколько определено игроков в команде, по одному вызову для каждого игрока. Программа модуля команды должна возвратить серверной программе "управления" для каждого очередного игрока. Рассчитывая их программа игрока может обращаться к специальным функциям серверной программы для опроса текущей ситуации на поле - положений и скоростей всех игроков и мяча. Тем самым моделируется визуальный ввод информации об игре в системы управления игроков. Получив все данные управления, серверная программа на основе механических моделей (см., например, ) моделирует перемещения всех объектов игры за текущий такт системного времени. Моделируется динамика движения объектов и все их соударения. Фиксируется состояние "гола" и всех текущих ситуаций игры. При необходимости серверная программа может перевести игру в одну из начальных ситуаций - стартовую (после гола) или в ситуацию выхода из тупиков. Фактически текущая версия программы моделирования моделирует игру с полной информацией, когда имеется host - камера, расположенная над полем, и наблюдающая все поле целиком (или две такие камеры, по одной для каждой команды, но с общей информацией о ситуации на поле), и с управлением игроками от двух управляющих hostмашин. Однако, при желании, программы игроков могут моделировать автономные системы управления каждого игрока. Интерфейс сервера моделирования в версии для WINDOWS приведен на рис.10. Фрагмент игры команд-участников (интеллектуальных алгоритмов управления футболистами) приведен на рис.11. 7
8 Как отмечалось выше, разработано несколько версий серверов моделирования и основанных на них средств разработки программ управления игроками. Имеются серверы для операционных сред MS DOS, MS WINDOWS и LINUX. Поддерживаются 7 наиболее популярных систем разработки программ на языках C(C++) и PASCAL для DOS и WINDOWS и компилятор GNU C(C++) для LINUX. Разработанные программные средства моделирования со структурой, приведенной выше на рис.9, объединены в программный пакет "Виртуальный футбол". В настоящее время (осень 2002 г.) доступна версия 1.5 этого пакета. Рис.10. Интерфейс серверной программы пакета "Виртуальный футбол" в версии для WINDOWS. Рис.11. Эпизод игры команд в пакете "Виртуальный футбол". Отметим, что пакет "Виртуальный футбол" включает также программные средства, непосредственно поддерживающие разработку программ-игроков в упомянутых выше программных средах, к ним относятся необходимые библиотеки и шаблоны программ, эти средства и документация для разработчиков наряду с серверной программой предоставляются всем заинтересованным участникам проекта. Начиная с версий 1.4 и 1.5 в пакет включены специальные дополнительные программы утилиты для проигрывания (воспроизведения) записей игр, эти записи 8
9 выполняются серверной программой, а также набор утилит для проведения турнира по виртуальному футболу. К ним относятся утилиты составления (генерирования) расписания игр турнира, и утилиты управления играми турнира. 5. Пример алгоритма управления. В проведенных с созданной системой экспериментах исследованы базовые эвристические алгоритмы управления, не использующие коммуникацию роботов между собой. Эти алгоритмы различались значениями характерных параметров и способами вычисления некоторых определяющих функций, но относились к одному классу , характеризующемуся следующим. Считалось, что алгоритмы игроков одной команды, вообще говоря, одинаковы по типу, но могут различаться значениями параметров (всех, или некоторых). Игрокам выделяется прямоугольная зона на поле - зона ответственности игрока, эта зона может быть меньше целого поля, или совпадать со всем полем. Робот-игрок играет в пределах своей зоны ответственности и должен оставаться в этой зоне, за исключением тех случаев, когда он выходит из нее вследствие инерции своего движения, тогда он должен принимать меры к возврату в зону ответственности. В каждый момент времени игрок определяет точку цели своего движения, эти точки называются особыми точками для игрока. Схема особых точек приведена на рис.12. Особые точки - это точки удара (точка, в которой возможен удар по воротам противника), точка вратаря (точка, в которую нужно переместиться, чтобы защитить свои ворота) и точка паса другому игроку своей команды. Положение особых точек на поле зависит от положения всех объектов на поле, - и мяча, и игроков, и динамически изменяется с течением времени. Геометрические характеристики этих точек таковы. Точка удара находится на прямой, соединяющей центр ворот команды противника с центром мяча так, что мяч находится между воротами и игроком. Расстояние от игрока до мяча при вычислении этой особой точки фиксировано и является параметром алгоритма. Точка вратаря находится на прямой, соединяющей центр своих ворот с центром мяча так, что игрок находится между воротами и мячом. В разных вариантах алгоритмов фиксировалось либо расстояние от игрока до ворот, либо расстояние от игрока до мяча. В последнем варианте зона ответственности вратаря выбиралась близкой к воротам, чтобы вратарь не передвигался за мячом по всему полю, а защищал ворота. Наконец, точка паса точка, находящаяся на прямой, соединяющей центр мяча с тем положением робота-адресата паса, которое он достигнет, двигаясь по прямой с текущей скоростью за время, за которое мяч после удара придет в ту же точку. Каждый алгоритм имеет набор параметров, определяющих приоритеты различных особых точек. Особые точки непрерывно рассчитываются системой управления с использованием функций прогноза положения всех объектов на поле и приоритетов особых точек. Робот принимает решение двигаться в ту особую точку, которая либо является наиболее быстро достижимой (вариант с "коротким" прогнозом), либо наиболее эффективна с точки зрения цели игры (вариант с полным прогнозом), либо является наиболее приоритетной (при этом приоритеты являются изменяемыми параметрами алгоритмов). Наконец, на основе введенной схемы рассмотрены три класса алгоритмов управления. В первом из них ("жесткие" или детерминированные алгоритмы) реализована только лишь указанная схема управления по особым точкам. Во втором классе (расширенные алгоритмы) реализованы логика "упорядочивания" движения на половине поля противника, а также схемы, имеющие приоритетную задачу выбивать мяч со своей половины (режим защитной тактики). Введена еще одна особая точка, алгоритмом последней модели она выбирается подобно точке удара, но на расстоянии, меньшем, чем 9
10 радиус робота. Это позволяло эффективно вести мяч к воротам соперника, вместе с тем не пропуская удары в сторону своих ворот. Рис.12. Схема особых ситуаций (особых точек) для принятия решений. В третьей схеме введены роли игроков (вратарь, защитник, нападающий, и т.п.), причем игроки могут динамически менять свои роли в зависимости от конкретной игровой ситуации. Эти, так называемые, "ролевые" алгоритмы были приняты в качестве базовых для проведения первых соревнований на основе пакета "Виртуальный футбол". Резюмируя отметим, что параметрами описываемой модели являются параметры роботов-участников, их зоны ответственности, глубина прогноза и варианты выбора типа прогноза (короткий или полный) при принятии решения, геометрические параметры расчета особых точек и их приоритеты, параметры типа алгоритма, задающие тот, или иной класс алгоритма, параметры выбора ролей игроков. Они оптимизировались путем многократного моделирования игры. 6. Моделирование и оптимизация алгоритмов. Проведено большое количество экспериментов, в том числе использовавших методы "машинной эволюции" с использованием генетических алгоритмов, в ходе которых отбирались наиболее эффективно играющие алгоритмы. Механизм отбора был построен на основе игры сравниваемых алгоритмов, отличающихся значениями определяющих параметров. Победивший вариант алгоритма выбирался для дальнейшей направленной оптимизации. Целью этих экспериментов был поиск наилучших значений указанных выше параметров и их сочетаний. В результате найдены оптимальные варианты алгоритмов, обеспечивавшие наибольший процент побед в проведенных "матчах". Нужно отметить, что при этом отдельно "тренировались" программы для роботов-вратарей, т.к. в реальной игре эпизодов с участием и, следовательно, тренировкой, вратарей происходит недостаточное количество. Затем проводились эксперименты по моделированию, в которых частично некоторыми функциями управления игроками управлял человек-оператор. Целью этих экспериментов была дальнейшая оценка эффективности найденных управляющих алгоритмов. Показано, что автоматические алгоритмы в целом выигрывают у команды, в которой "участвует" человек-оператор. Оптимизированные алгоритмы показали достаточно высокое качество игры, на этом основании они были предназначены для игры в соревнованиях. С их использованием была построена программа VST (название - аббревиатура от Virtual Soccer Team). 10
11 7. Соревнования по Виртуальному футболу. С использованием созданных моделей организуются регулярные соревнования по Виртуальному футболу роботов, подготовлены регламент таких соревнований и необходимая техническая документация, ведется рассылка всех программных средств моделирования заинтересованным участникам. Первые товарищеские соревнования трех команд были проведены г., этот турнир состоялся в рамках Конференции/Школы "Интеллектуальные и многопроцессорные системы" / "Интеллектуальные робототехнические системы" (ИМС- 2001/ИРС-2001), прошедших в Дивноморском, Геленджик, Россия. В турнире участвовали команда авторов настоящей работы (команда из ИПМ им.м.в.келдыша РАН - МГУ, Москва), команда из НИИ МВС ТРТУ, г. Таганрог (автор программы - Сергей Стоянов), команда из Днепропетровского национального университета, г. Днепропетровск, Украина (автор программы - Сергей Степанов). В настоящее время (осень 2002 г.) в проекте участвуют 20 команд из городов России и Украины Москвы (9 команд), Таганрога (3 команды), Волгограда (1 команда), Челябинска (1 команда), Владивостока (2 команды), Днепропетровска (1 команда), Донецка (3 команды). Количество команд в этих городах увеличивается, о своем намерении присоединиться к проекту заявили команды разработчиков из Санкт- Петербурга, Краснодара, Киева. Все перечисленные команды это команды различных университетов и ВУЗов, развиваемый проект активно используется в них в том числе и в учебном процессе для обучения студентов и аспирантов. В период осень 2001 осень 2002 года проведены 4 официальных турнира, турнир на Фестивале "Мобильные роботы 2001" в МГУ (декабрь 2001 г.) , турнир в МГУ во время "Дня механико-математического факультета МГУ" (апрель 2002 г.), турнир в Таганроге в рамках конференции "Многопроцессорные вычислительные системы " (июнь 2002 г.), турнир в Кацивели (Крым, Симеиз) на Украине в рамках конференции "Искусственный интеллект 2002" (сентябрь 2002 г.). Запланирован турнир на Фестивале "Мобильные роботы 2002" в МГУ в декабре 2002 г. По всем проведенным турнирам накоплен большой объем статистической информации и записей игр, позволяющий анализировать и совершенствовать создаваемые алгоритмы управления футболистами. Победителями прошедших турниров становились команды Днепр (Днепропетровск, ДНУ), Нерв (Москва, МЭИ ТУ), VST (Москва, ИПМ им.м.в.келдыша РАН МГУ), Квазар (Москва, МЭИ ТУ). Соревнования подтвердили эффективность принятых при разработке моделей игры решений и эффективность реализованной системы моделирования. Вместе с тем, в дальнейшем предполагается существенное развитие этой системы. Его цель повышение логической сложности игры, введение новых игровых функций. 8. Заключение. План развития системы. На основе проведенных экспериментов определены технические предложения по созданию расширенных алгоритмов управления роботами-игроками, начата разработка алгоритмов с реализацией активного взаимодействия игроков (игры в пас, и т.п.). Предполагается также следующее развитие модели игры, на основании которого будет реализована расширенная генерация системы. Для обеспечения эффективного воздействия игрока на мяч предполагается введение "вектора удара" игрока по мячу. Этот вектор соединяет центры игрока и мяча, но при этом не обязательно направлен вдоль продольной оси (или скорости) робота-игрока. Вектор удара будет реализовывать удар по мячу различной силы, но и различной точности (при большей силе удара точность удара должна уменьшаться). Этот вектор должен моделировать устройства удара, которыми оснащаются реальные роботы-футболисты, аналогичные показанным на рис.1-8. В дополнение к этим "устройствам" предполагается введение модели захватного 11
12 устройства робота, обеспечивающего ведение мяча игроком. Предполагается, что эти средства позволят реализовать игру с большим разнообразием ситуаций и более широкими возможностями по управлению роботами и принятию игровых решений. Описываемое расширение будет включено в версию сервера 2.0, анонсировать который предполагается в декабре 2002 г. на Фестивале "Мобильные роботы". Подготовлен также проект следующей версии сервера (версии 3.0), в которой будет реализована "строгая" мультиагентная среда управления виртуальными футболистами. Разработана пилотная версия сервера, реализующего 3D-моделирование игры. ЛИТЕРАТУРА. 1. С.В.Ахапкин, С.В.Васильев, В.И.Городецкий, Л.А.Станкевич. Футбол роботов многоагентная среда для исследования группового поведения интеллектуальных роботов. // Тр. X науч.-тех. конф. "Экстремальная робототехника", СПб, 1999, изд-во СпбГТУ, с RoboCup Federation. Official materials SoccerServer Manual. (RoboCup Federation electronic documentation and links on the Internet) Materials of CS Freiburg soccer team FIRA official materials France Robotic Festival Д.Е.Охоцимский, В.Е.Павловский, А.Г.Плахов, А.Н.Туганов. Моделирование игры роботов-футболистов и базовые алгоритмы управления ими. // Искусственный интеллект, N 3, 2000, с Д.Е.Охоцимский, В.Е.Павловский, А.Г.Плахов, А.Н.Туганов, В.В.Павловский. Моделирование игры роботов-футболистов в пакете "Виртуальный футбол". // Мехатроника, N 1, 2002, с Фестиваль "Мобильные роботы" в МГУ RoboCup Federation. Rules. & rules. 11. RoboCup
Институт прикладной математики им. М.В.Келдыша Российской академии наук На правах рукописи Плахов Андрей Григорьевич ВИРТУАЛЬНЫЙ ФУТБОЛ РОБОТОВ: АЛГОРИТМЫ ИГРОКОВ И СРЕДА МОДЕЛИРОВАНИЯ Специальность 05.13.11
Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики Кафедра «Компьютерные технологии» А.А. Шевченко, М.В. Костенко Автоматическая генерация тактик для игроков в
Введение... 9 Глава 1. История футбола и основные футбольные термины...11 Словарь футбольных терминов...11 История современного футбола...27 Глава 2. Подготовка к занятиям...47 Познай свое тело...47 Футбольная
234 Юрий ТЕСЛЯ 9.5. Прогнозирование результатов футбольных матчей Наверное с использованием разработанных моделей и методов можно решать различные интеллектуальные задачи. Но поскольку в их основе находится
Прогнозирование осуществляется по трем алгоритмам в основе которых находится: 1. Рейтинг команд. Отображает величину воздействия команды на результат матча. Рейтинг рассчитывается автоматически как прогнозируемый
МАЛЫМИ СОСТАВАМИ Adresa: str. Tricolorului, 39, MD 2012, CHIŞINĂU, Republica Moldova Telefon/fax: + 373 22 88 04 20 Compartamentul Tehnic FMF E-mail: [email protected] www.fmf.md ВВЕДЕНИЕ Соревновательный аспект
Каляев А.В. ПРОГРАММИРОВАНИЕ ВИРТУАЛЬНЫХ АРХИТЕКТУР И ОРГАНИЗАЦИЯ СТРУКТУРНО- ПРОЦЕДУРНЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ В МНОГОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМАХ С МАССОВЫМ ПАРАЛЛЕЛИЗМОМ 1 Аннотация НИИ многопроцессорных вычислительных
Положение о лиге по мини-футболу (футзалу) среди студентов Назарбаев Университета I. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ 1.1 Лига по мини-футболу (футзалу) среди студентов и сотрудников Назарбаев Университета (далее - Лига)
Конкурс «Первый шаг в мир роботов» Номинация: «Футбол» Составитель: Гудкова Екатерина Анатольевна - сертифицированный тренер Lego Education Academy 1. Условия состязания В этом состязании участникам необходимо
ХАРАКТЕРИСТИКА ИГРЫ Волейбол является спортивной игрой с мячом, в которой две команды соревнуются на специальной площадке, разделенной сеткой. Существуют различные версии игры, чтобы показать ее многогранность.
Некоторые, ключевые изменения в Правилах игры в футбол 2016. (Этот материал не является официальным документом) ПРАВИЛО 1 ПОЛЕ ДЛЯ ИГРЫ Определена минимальная разметка, при которой можно начинать игру.
П РА В И Л А И Г Р Ы All rights reserved. Copyright since 98 Superfut OÜ Добро пожаловать в Superfut! Вы сделали хороший выбор! Теперь у вас появится уникальная возможность сыграть в настоящий футбол в
Состязание «Управляемый футбол 2х2» 1. Общие положения 1.1. Поле. Размер 2400 мм на 1200 мм. Размер ворот 500-700 мм. Цвет полигона белый. Бортики не менее 50 мм. 1.2. Мяч. В качестве мяча используется
Скачать pes 2015 на андроид с кешем >>> Скачать pes 2015 на андроид с кешем Скачать pes 2015 на андроид с кешем Отзывчивое управление позволяет быстро реагировать на каждое движение остальных участников
Правила проведения соревнований по баскетболу 3x3 в рамках всероссийского этапа Всероссийских спортивных игр школьников «Президентские спортивные игры» 1. Общие положения Соревнования по уличному баскетболу
Выполнила: инструктор по физической культуре Леонова С.Л. ФУТБОЛ КАК ВИД СПОРТА ФУТБОЛ (англ. football, от foot нога и ball - мяч), командная спортивная игра с мячом на специальной площадке (поле); в командах
Модуль 3. УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССАМИ 1. Распределяет процессорное время между несколькими одновременно существующими в системе процессами, а также занимается созданием и уничтожением процессов, обеспечивает
130 Ежегодное Пленарное Заседание Международново Совета футбольных ассоциаций (IFAB) Кардиф, Уельс рд ф, 05 марта 2016 Главные изменения Law 12 Лишение соперника очевидной возможности забить мяч Когда
«СОГЛАСОВАНО» Глава Местной администрации Муниципального образования города Сестрорецка Т.С. Осянникова 2017 г. «УТВЕРЖДАЮ» Генеральный директор Федерации футбола Санкт-Петербурга А.А. Зинченко 10 мая
УДК 621.38 ТРЕХМЕРНАЯ АНИМИРОВАННАЯ РЕКОНСТРУКЦИЯ ФУТБОЛЬНОГО МАТЧА ИЗ ВИДЕО Галиакберов Р.А., Ладыженский Ю.В. Донецкий национальный технический университет Кафедра прикладной математики и информатики
Хет-трик футбольная карточная игра Патрика Ковальски перевод Валерия Крапиля Для 2 игроков от 14 лет 20 карт полевых игроков с указанием силы в атаке (1а) и силы в защите (1b) Компоненты игры: 45-60 минут
Государственное бюджетное образовательное учреждение дополнительного образования детей Санкт-Петербургский центр детского (юношеского) технического творчества Спортивная игра «Хупбол»
«УТВЕРЖДАЮ» Президент МРО «Северо-Запад» А.А.Турчак 2018 г. ПОЛОЖЕНИЕ О проведении Фестиваля студенческого футбола Межрегионального объединения региональных спортивных федераций по футболу «Северо-Запад»
ВЫСОКИЕ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ ВЫСОКИХ ЦЕЛЕЙ Новый подход к организации корпоративных событий Универсальное средство для организации эксклюзивных мероприятий Quest event это уникальное программное решение, предоставляющее
ФУТБОЛ УПРАВЛЯЕМЫХ РОБОТОВ. V ВОЗРАСТНАЯ КАТЕГОРИЯ Общие положения Поле Мяч В качестве мяча используется стандартный мяч для гольфа. Цвет мяча белый, оранжевый или розовый. Диаметр мяча 43 мм. Вес мяча
КВАЗИПЛАНИРОВЩИК ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОСТАИВАЮЩИХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ МОДУЛЕЙ МНОГОПРОЦЕССОРНОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ПОД УПРАВЛЕНИЕМ СУППЗ А.В. Баранов, Е.А. Киселёв, Д.С. Ляховец Межведомственный суперкомпьютерный
MATLAB 5.2. ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В СРЕДЕ WINDOWS: ПРАКТИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ. Гультяев А.К. В книге рассматриваются основы построения имитационных моделей и их применения в задачах принятия решений. Основное
МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ АВТОМАТИЧЕСКОЙ РАССТАНОВКИ ЗАДЕРЖЕК В ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СТРУКТУРАХ С ОБРАТНЫМИ СВЯЗЯМИ А.А. Гуленок, А.В. Бовкун, В.А. Гудков В последнее время широкое распространение получили программируемые
Футбольный победитель взлом >>> Футбольный победитель взлом Футбольный победитель взлом На данный момент разработчики выложили файл от 14 апреля 2016 г. Стоит учитывать то, что разработчиков порой нужно
УДК 004.932.2 ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ОТСЛЕЖИВАНИЯ ОБЪЕКТОВ В ВИДЕОПОТОКЕ А.А. Середа, Ю.В. Ладыженский Донецкий национальный технический университет В докладе рассмотрена параллельная
Модуль 6. АРХИТЕКТУРА ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ 1. Ядро операционной системы это программные модули операционной системы, которые постоянно находятся 1) в оперативной памяти с целью эффективной организации вычислительного
Процессы и потоки Понятия «процесс» и «поток» Процесс (задача) - программа, находящаяся в режиме выполнения. Потоќ выполне ния (thread нить) наименьшая часть программы, исполнение которой может быть назначено
УДК.744 (075.8) ИНФОРМАЦИОННАЯ И ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ МОЩНОСТЬ СЦЕН СВР В.Г. Ли Таганрогский технологический институт Южного федерального университета Работа посвящена проблеме оценки производительности визуализаторов
СОГЛАСОВАНО Директор Санкт-Петербургского государственного автономного учреждения «Центр подготовки спортивных сборных команд Санкт-Петербурга» УТВЕРЖДАЮ Заместитель председателя Комитета по физической
ХАРАКТЕРИСТИКИ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ И СИСТЕМ Характеристики, связанные с работой вычислительной системы, производительность, загруженность, ускорение позволяют оценить качество процессов
Модельные показатели соревновательной деятельности футболистов высокой квалификации Перевозник В. И., Перцухов А. А. Аннотация. Цель работы проанализировать модельные показатели техникотактических действий
ПРОГРАММА ПОДГОТОВКИ ФУТБОЛИСТОВ 10-14 ЛЕТ В ЧЕМ ПРОБЛЕМЫ СОВМЕСТНЫЙ МОНИТОРИНГ С DFB У юных футболистов нет понимания структуры игры Тренеры не владеют практическими навыками конструкции «футбольных»
Рабочая программа для второго года обучения по дополнительной общеобразовательной общеразвивающей программе «Футбол» Возраст учащихся: 6-9 лет Разработчик программы: Кляцко Антон Александрович педагог
РАЗРАБОТКА ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫМ АВТОДРОМОМ Д.А. Егоров Общее описание системы Система определяет положение автомобиля на автодроме по изображениям с камер, расположенных
Формы учебного процесса, используемые при реализации образовательной программы «робототехника», как образовательной технологии. Будучи ограниченным общим временем нашего педагогического совета, позвольте
ЧЛЕНАМ ФИФА Циркуляр 1262 Цюрих, 12 мая 2011 г. SG/ftr-est Изменения к Правилам игры 2010/2011. Господа, 5 марта 2011 г. в Уэльсе состоялось 125 ежегодное Общее заседание Международного совета футбольных
Раздел 5 Система материальных точек Движение абсолютно твердого тела Тема 1 Кинематика и динамика абсолютно твердого тела Тема 2 Момент инерции Сохранение момента импульса Тема 3 Энергия движущегося АТТ
II. Аннотация 1. Цели и задачи дисциплины Целями освоения дисциплины являются изучение круга задач, решаемых современными операционными системами, применяемых для их решения методами и алгоритмами, а также
Памятка для судьи Первенства ДЮФК РК сезона 2015-2016гг I. Система проведения и сроки соревнований 1. Первенство ДЮФЛ Крыма по футболу проводится по всем 9 (девяти) возрастным категориям по принципу «каждый
УТВЕРЖДАЮ: Президент местной общественной организации «Красноярская городская федерация спортивного туризма», председатель «Красноярский городской клуб спелеологов» И.Н. Бурмак 2016 г. УТВЕРЖДАЮ: Председатель
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА «ПРИНЯТИЕ РЕШЕНИЙ В СРЕДЕ SCILAB». Введение Sclb - это система компьютерной математики, которая предназначена выполнения инженерных и научных вычислений, включающих в себя задачи принятия
Футбол управляемых роботов 1. Общие положения 1.1. Поле 1.1.1. Цвет полигона зеленый. 1.1.2. Цвет линии разметки белый. 1.1.3. Материал полигона войлок или ковер. 1.1.4. Ширина линии разметки 15-20 мм.
Руководство по работе с пакетом SCILAB Автор: Павлова М. И. e-mail: [email protected] Новости Scilab В 2-3 декабря 2004 года состоялась первая международная конференция SCILAB2004. Программу и материалы статей
