Schwarmregeln nach Craig Reynolds (1986) – Boids-Simulation als Fischschwarm

Diese interaktive Simulation zeigt das Schwarmverhalten eines Fischschwarms aus 30 Fischen, programmiert nach den drei klassischen Schwarmregeln des Computerwissenschaftlers Craig Reynolds, die er 1986 unter dem Namen „Boids" veröffentlichte.

Die drei Schwarmregeln von Craig Reynolds (Boids, 1986)

1. Separation – Kollisionsvermeidung

Jedes Individuum bewegt sich vom nächsten Nachbarn weg, sobald die Distanz zu gering wird. Diese Regel verhindert Kollisionen innerhalb des Schwarms.

2. Alignment – Ausrichtung (Synchronisation)

Jedes Individuum passt seine Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit an die seiner lokalen Nachbarn an. Der Schwarm bewegt sich dadurch als kohärente Einheit.

3. Cohesion – Kohäsion (Zusammenhalt)

Jedes Individuum bewegt sich in Richtung des geometrischen Mittelpunkts seiner Nachbarn. Diese Regel hält den Schwarm zusammen.

Das Boids-Modell von Craig Reynolds (1986) gilt als eines der ersten und einflussreichsten Modelle für emergentes Schwarmverhalten in der Computergrafik und künstlichen Intelligenz. Schwarmverhalten tritt bei Vogelschwärmen, Fischschwärmen, Insektenschwärmen und anderen Tiergruppen auf. Schwarmintelligenz und emergentes Verhalten entstehen ohne zentrale Steuerung allein durch lokale Regeln.

Simulation und Skript:

Schwarm-Steuerung: Linksklick schickt den grünen Cheffisch dorthin und der rote Fisch bricht aus. Ein Linksklick auf die gelben Futterpunkte lässt den Cheffisch fressen. Während der Chef frißt, wartet der Schwarm. Mausklicks sind dann gesperrt!
Ein Klick mit der rechten Maustaste zeigt eine Erklärung des Schwarmverhaltens!

Schwarm-Regeln

Die drei grundlegenden Regeln, die das Verhalten eines Schwarms (wie bei Fischen oder Vögeln) bestimmen, lauten:

Kollisionsvermeidung (Trennung): Bewege dich weg, wenn du deinen Nachbarn zu nahekommst, um Zusammenstöße zu vermeiden.

Synchronisation (Ausrichtung): Passe deine Bewegungsrichtung an die deiner Nachbarn an.

Kohäsion (Zusammenhalt): Bewege dich in Richtung des Mittelpunkts der Artgenossen, die du in deinem Umfeld wahrnimmst (nahe Nachbarn).

Diese Regeln ermöglichen es der Gruppe, als Einheit zu agieren, ohne dass eine zentrale Führung notwendig ist. In diesem Script folgt der Schwarm ausschließlich dem grünen Fisch. Nur dieser bewegt sich individuell. Der rote Fisch bekommt eine Extrafunktion, wenn mit der linken Maustaste geklickt wird. Während der grüne Fisch zu dieser Stelle schwimmt, bricht der rote Fisch aus, findet aber selbstständig wieder zum Schwarm zurück!

(c) Script by Hadley B. Jones