集団オニごっこ (Group Chase and Escape)

English/Japanese

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集団追跡逃避系について

 集団追跡逃避系(Group Chase and Escape System)とは、追うもの(Chaser)と追われるもの(Target)が 多数存在する系、端的に言えばオニが複数いる鬼ごっこのモデルである。 捕食者(赤)と被捕食者(緑)が存在し、捕食者は被捕食者を追い、被捕食者は逃げる。

 このモデルは上村(東大工)、大平(ソニーCSL)らによって提案され、その振る舞いを解析した結果が、論文 [A. Kamimura and T. Ohira, Group Chase and Escape, New Journal of Physics, DOI:10.1088/1367-2630] としてpublishされている。このモデルのシミュレータが上のFlashである。

アルゴリズム

 系は正方格子。捕食者(赤)は、それぞれ最も近い被捕食者(緑)を追う。 被捕食者は、自分にもっとも近い捕食者から遠ざかろうとする。 たとえば、もし被捕食者が捕食者の真後ろにいたら(左図)、捕食者は確率1で前へ進むのに対し、 被捕食者は確率1/3で、左右か前に進む。これは、後ろ以外のどの方向に進んでも、捕食者からの距離(追いつかれるまでのステップ数)が1ステップだけ増えるからである。 また、捕食者が被捕食者が左後ろにいたら(右図)、どちらも上か右に確率1/2で進む。 なお、進むと決めた方向にすでに他の捕食者/被捕食者がいたらそのステップでは行動しない。

興味とか

 捕食者に追いつかれた被捕食者は食べられてしまうので、最終的には全滅する。 さて、全滅するまでの時間はどのくらいか?その効率は被捕食者の密度にどのように依存するか? さらに、系の途中でなんらかの構造を作るか?といったことがらが興味の対象となる。

 また、100%の確率で距離をつめようとするよりも、少しノイズを入れたほうが捕食効率がよくなる場合が あるらしいなど、ほかにもいろいろ面白いことがある模様。詳しくは原著論文を参照のこと。


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