1. ELARTU — Інституційний репозитарій ТНТУ імені Івана Пулюя
  2. Роботи студентів
  3. Бакалавр
  4. 122 — Компʼютерні науки, F3 Комп’ютерні науки (бакалаври)
Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/52887
Titolo: Моделювання штучного життя в ігровому середовищі з використанням генетичних алгоритмів
Titoli alternativi: Artificial Life Simulation in a Game Environment Using Genetic Algorithms
Autori: Поліщук, Павло Ігорович
Polishchuk, Pavlo
Affiliation: Тернопільський національний технічний університет імені ім. І. Пулюя
Bibliographic reference (2015): Поліщук П. І. Моделювання штучного життя в ігровому середовищі з використанням генетичних алгоритмів : робота на здобуття кваліфікаційного ступеня бакалавра : спец. 122 - комп’ютерні науки / наук. кер. М. Є. Фриз. Тернопіль : Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, 2026. 50 с.
Data: 25-giu-2026
Submitted date: 11-giu-2026
Date of entry: 29-giu-2026
Editore: Тернопільський національний технічний університет імені ім. І. Пулюя
Country (code): UA
Place of the edition/event: Тернопіль
Supervisor: Фриз, Михайло Євгенович
Fryz, Mykhailo
UDC: 004.896
Parole chiave: 122
комп’ютерні науки
штучне життя
генетичний алгоритм
правило гамільтона
альтруїзм
еволюційне моделювання
python
artificial life
genetic algorithm
hamilton's rule
altruism
evolution simulation
Page range: 50
Abstract: Кваліфікаційна робота присвячена дослідженню еволюції альтруїстичної поведінки в популяції штучних агентів у двовимірному ігровому середовищі з використанням генетичних алгоритмів. В першому розділі описано предметну область штучного життя (ALife), висвітлено математичну основу родинного відбору за правилом Гамільтона, розглянуто існуючі рішення еволюційного моделювання та сформульовано вимоги до системи. В другому розділі обґрунтовано вибір засобів розробки (Python та Pygame), спроектовано архітектуру системи із семикласовою структурою та описано спрощений генетичний алгоритм з одногенною мутацією. В третьому розділі описано програмну реалізацію ядра системи, середовища та агентів, реалізовано пул агентів зі складністю O(1) для операцій народження та смерті, а також проведено експериментальне тестування симуляції у чотирьох режимах. В четвертому розділі розкрито питання безпеки життєдіяльності та основ охорони праці при роботі за персональним комп'ютером. Об’єкт дослідження: процес еволюції популяції штучних агентів у віртуальному конкурентному середовищі. Предмет дослідження: методи еволюційного моделювання та генетичні алгоритми формування альтруїстичної поведінки.
The qualification work is dedicated to modeling the evolution of altruistic behavior in a population of artificial agents within a 2D game environment using genetic algorithms. The first section covers the domain of Artificial Life (ALife), analyzes the mathematical foundation of kin selection based on Hamilton’s rule, reviews existing evolutionary modeling solutions, and formulates requirements for the simulation system. The second section justifies the choice of development tools (Python and Pygame), presents a seven-class system architecture, and describes a simplified genetic algorithm with single-gene mutation. The third section describes the software implementation of the system core, environment, and agents, including an agent pool with O(1) birth and death complexity, and presents experimental results across four simulation modes. The fourth section covers occupational health and safety regulations for computer workplaces. Object of study: the process of evolution of a population of artificial agents in a virtual competitive environment. Subject of study: evolutionary modeling methods and genetic algorithms for the emergence of altruistic behavior.
Descrizione: Роботу виконано на кафедрі комп'ютерних наук Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя. Захист відбудеться 25.06.2026р. на засіданні екзаменаційної комісії №31 у Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя
Content: ЗМІСТ ВСТУП 10 РОЗДІЛ 1. ОГЛЯД ОСНОВНОЇ ПОСТАВЛЕНОЇ ЗАДАЧІ ТА АНАЛІЗ ПРЕДМЕТНОЇ ОБЛАСТІ 12 1.1 Аналіз вимог до системи моделювання штучного життя в ігровому середовищі 12 1.2 Огляд існуючих рішень та підходів у сфері еволюційного моделювання 15 1.3 Принципи функціонування генетичних алгоритмів у відеоіграх 18 1.4 Висновок до першого розділу 20 РОЗДІЛ 2. ПРОЕКТУВАННЯ СИСТЕМИ МОДЕЛЮВАННЯ ШТУЧНОГО ЖИТТЯ В ІГРОВОМУ СЕРЕДОВИЩІ 22 2.1 Вибір засобів розробки та технологій 22 2.2 Проектування архітектури системи 23 2.3 Проектування генетичного алгоритму та структури агента 26 2.4 Висновок до другого розділу 29 РОЗДІЛ 3. РЕАЛІЗАЦІЯ СИСТЕМИ МОДЕЛЮВАННЯ ШТУЧНОГО ЖИТТЯ В ІГРОВОМУ СЕРЕДОВИЩІ 30 3.1 Реалізація ядра системи 30 3.2 Реалізація середовища та агентів 32 3.3 Реалізація оркестрації симуляції та інтерфейсу 34 3.4 Висновок до третього розділу 37 РОЗДІЛ 4. БЕЗПЕКА ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ, ОСНОВИ ОХОРОНИ ПРАЦІ 39 4.1 Захист інформації як складова безпеки життєдіяльності у цифрову епоху 39 4.2 Вимоги до профілактичних медичних оглядів для працівників ПК 41 4.3 Висновок до четвертого розділу 43 ВИСНОВКИ 45 ПЕРЕЛІК ДЖЕРЕЛ 47
URI: http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/52887
Copyright owner: © Поліщук Павло Ігорович, 2026
References (Ukraine): 1. Aguilar W. The Past, Present, and Future of Artificial Life / W. Aguilar, C. G. Santamaría, C. Vidaurre // Frontiers in Robotics and AI. – 2014. – Vol. 1. – P. 8. – DOI: 10.3389/frobt.2014.00008.
2. Bedau M. A. Open Problems in Artificial Life / M. A. Bedau // Artificial Life. – 2000. – Vol. 6, № 4. – P. 363–376. – DOI: 10.1162/106454600300103683.
3. Lehmann L. The Evolution of Cooperation and Altruism: A General Framework and a Classification of Models / L. Lehmann, L. Keller // Journal of Evolutionary Biology. – 2006. – Vol. 19, № 5. – P. 1365–1376.
4. Kazil J. Utilizing Python for Agent-Based Modeling: The Mesa Framework / J. Kazil, D. Masad, A. Crooks // Social, Cultural, and Behavioral Modeling. – Cham : Springer, 2020. – P. 308–317.
5. Kazil J. Mesa: Agent-based modeling in Python / J. Kazil, D. Masad // The Open Journals. – 2020. – Режим доступу : https://theoj.org. – Дата звернення: 14.06.2025.
6. Ilachinski A. Cellular Automata: A Discrete Universe / A. Ilachinski. – Singapore : World Scientific, 2001. – 830 p. – ISBN 978-981-238-183-5.
7. Adamatzky A. Game of Life Cellular Automata / A. Adamatzky. – London : Springer, 2010. – 621 p. – ISBN 978-1-84996-216-2.
8. Clune J. The Evolutionary Origins of Modularity / J. Clune, J.-B. Mouret, H. Lipson // Proceedings of the Royal Society B. – 2013. – Vol. 280, № 1755. – P. 1–10.
9. West S. A. Kin Selection is the Key to Altruism [Електронний ресурс] / S. A. West, A. S. Griffin, A. Gardner // Trends in Ecology & Evolution. – 2007. – Vol. 22, № 7. – P. 363–370. – Режим доступу : https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16701471/.
10. Alvarez-Socorro A. J. A Quantitative Test of Hamilton's Rule for the Evolution of Altruism / A. J. Alvarez-Socorro // PLOS Biology. – 2020. – Vol. 18, № 10. – e3000816.
11. Vincent T. L. Evolutionary Game Theory, Natural Selection, and Darwinian Dynamics / T. L. Vincent, J. S. Brown. – Cambridge : Cambridge University Press, 2005. – 400 p. – ISBN 978-0521841702.
12. Okasha S. Evolution and the Levels of Selection / S. Okasha. – Oxford : Oxford University Press, 2006. – 276 p. – ISBN 978-0199267972.
13. Sigmund K. The Calculus of Selfishness / K. Sigmund. – Princeton : Princeton University Press, 2010. – 184 p. – ISBN 978-0691142753.
14. Nowak M. A. Five Rules for the Evolution of Cooperation / M. A. Nowak // Science. – 2006. – Vol. 314, № 5805. – P. 1560–1563.
15. Adami C. Evolution of Biological Complexity / C. Adami, C. Ofria, T. C. Collier // Proceedings of the National Academy of Sciences. – 2000. – Vol. 97, № 9. – P. 4463–4468.
16. Cheney N. Unshackling Evolution: Evolving Soft Robots with Multiple Materials and a Virtual Incubator / N. Cheney, R. MacCurdy, J. Clune, H. Lipson // Proceedings of the 15th Annual Conference on Genetic and Evolutionary Computation. – New York : ACM, 2013. – P. 165–172.
17. Tisue S. NetLogo: A Simple Environment for Modeling Complexity / S. Tisue, U. Wilensky // International Conference on Complex Systems. – Boston, 2004. – Vol. 21. – P. 16–21.
18. Sivanandam S. N. Introduction to Genetic Algorithms / S. N. Sivanandam, S. N. Deepa. – Berlin : Springer, 2007. – 442 p. – ISBN 978-3-540-73189-4.
19. Luke S. Essentials of Metaheuristics / S. Luke. – 2nd ed. – Fairfax : Lulu, 2013. – 253 p. – ISBN 978-1300549628.
20. Eiben A. E. Introduction to Evolutionary Computing / A. E. Eiben, J. E. Smith. – 2nd ed. – Berlin : Springer, 2015. – 282 p. – ISBN 978-3-662-44873-1.
21. De Jong K. A. Evolutionary Computation: A Unified Approach / K. A. De Jong. – Cambridge : MIT Press, 2006. – 256 p. – ISBN 0-262-04194-4.
22. Kitchens J. Genetic Algorithms [Електронний ресурс] / J. Kitchens. – Режим доступу : https://james-kitchens.com. – Дата звернення: 12.06.2025.
23. LRDeGeest. Faster Agent-Based Models in Python [Електронний ресурс]. – Режим доступу : https://lrdegeest.github.io/research/. – Дата звернення: 13.06.2025.
24. Pygame Community. Pygame 2.x Documentation [Електронний ресурс]. – Режим доступу : https://www.pygame.org/docs. – Дата звернення: 15.06.2026.
25. Harrington K. The Effects of Tags on the Evolution of Honest Signaling [Електронний ресурс] / K. Harrington. – Режим доступу : https://kyleharrington.com. – Дата звернення: 11.06.2026.
26. Nowak M. A. Evolving Cooperation / M. A. Nowak // Journal of Theoretical Biology. – 2012. – Vol. 299. – P. 1–8.
27. Желібо Є. П. Охорона праці: навчальний посібник / Є. П. Желібо, М. О. Халімовський. – Київ : Каравела, 2011. – 300 с.
28. Гігієнічна класифікація праці за показниками шкідливості та небезпечності факторів виробничого середовища, важкості та напруженості трудового процесу : затв. наказом МОЗ України від 08.04.2014 № 248. – Київ : МОЗ України, 2014. – 35 с.
29. ДБН В.2.5-28:2018. Природне і штучне освітлення. – Київ : Мінрегіон України, 2018. – 134 с.
30. ДСТУ EN ISO 9612:2016. Акустика. Визначення експозиції професійного шуму. Інженерний метод (EN ISO 9612:2009, IDT; ISO 9612:2009, IDT). – Київ : ДП «УкрНДНЦ», 2016. – 22 с.
31. НПАОП 0.00-7.15-18. Вимоги щодо безпеки та захисту здоров'я працівників під час роботи з екранними пристроями. – Київ : Мінсоцполітики України, 2018. – 18 с.
32. Wilson D. S. A Mechanism for the Evolution of Altruism among Nonkin: Positive Assortment through Environmental Feedback / D. S. Wilson // The American Naturalist. – 2002. – Vol. 160. – P. S133–S143.
33. Floreano D. Bio-inspired Artificial Intelligence: Theories, Methods, and Technologies / D. Floreano, C. Mattiussi. – Cambridge : MIT Press, 2008. – 658 p. – ISBN 978-0-262-06271-8.
34. Rand D. G. Evolution of Altruistic Punishment: Reputation and Group Selection / D. G. Rand, M. A. Nowak // Trends in Cognitive Sciences. – 2013. – Vol. 17, № 4. – P. 172–179.
35. Masad D. AgentPy: A Package for Agent-Based Modeling in Python [Електронний ресурс] / D. Masad. – Режим доступу : https://agentpy.readthedocs.io. – Дата звернення: 14.06.2025.
36. Fryz M. Determination of the characteristic function of discrete-time conditional linear random process and its application / M. Fryz, B. Mlynko // Scientific Journal of TNTU. – 2023. – Vol. 109, № 1. – P. 16–23.
37. Zaporozhets A. EEG Signal Classification Using Linear Process Model-Based Feature Extraction and Supervised Learning / A. Zaporozhets, Y. Kuts, B. Mlynko, M. Fryz, L. Scherbak // Advanced System Development Technologies II. Studies in Systems, Decision and Control / eds. M. Bezuglyi et al. – Cham : Springer Nature Switzerland, 2025. – P. 235–257. – DOI: 10.1007/978-3-031-82035-9_7.
38. Бедрій Я. І. Безпека життєдіяльності : навчальний посібник / Я. І. Бедрій. – Київ : Кондор, 2009. – 286 с.
39. Гандзюк М. П. Основи охорони праці : підручник / М. П. Гандзюк, Є. П. Желібо, М. О. Халімовський. – 5-те вид. – Київ : Каравела, 2011. – 384 с.
Content type: Bachelor Thesis
È visualizzato nelle collezioni:122 — Компʼютерні науки, F3 Комп’ютерні науки (бакалаври)

File in questo documento:
File Descrizione DimensioniFormato 
2026_KRB_SN-42_Polishchuk_PI.pdfДипломна робота944,81 kBAdobe PDFVisualizza/apri
Visualizza tutti i metadati del documento


Tutti i documenti archiviati in DSpace sono protetti da copyright. Tutti i diritti riservati.

Strumenti di amministrazione