Pernilla Huynh, Hannes Johansson, Olof Lind Stefansson, Oskar More Arvidsson, William Olsson, Filip Sterner defended their Bachelor Thesis at Chalmers University of Technology on 27 May 2021. Congrats!
Title: Kollektiva beteenden hos aktiva agenter i komplexa system
Topologiska interaktioner och skillnader med tidsfördröjning
Sammandrag:
Studierna av aktiva agenters beteende i komplexa system har rönt stort intresse den senaste tiden. Dels då det är en passande modell för att beskriva många biologiska system, men också för deras för potentiella tillämpningar. Syftet med studien är att undersöka skillnader mellan beteendet för agenter som interagerar genom metriska interaktioner (det vill säga beroende av det metriska avståndet mellan agenter) och agenter som interagerar genom topologiska interaktioner (beroende på ett bestämt antal närliggande agenter). Framförallt studeras hur de båda modellerna förändras då en tidsfördröjning mellan agenternas uppfattning och reaktion introduceras. Undersökningen utförs genom analys av tre olika komplexa system: (1) agenter som rör sig bland periodiska hinder; (2) agenter som följer en ledare genom en labyrint; och (3) aktiva agenters interaktioner med passiva agenter. Utifrån de resultat som erhålls kan det framgångsrikt observeras skillnader i interaktionerna hos den topologiska modellen gentemot den metriska modellen: de aktiva agenterna kan i den topologiska modellen interagera mer med varandra trots periodiska hinder, en större andel agenter tar sig genom labyrinten och klusterbildningen är oftast lägre i systemet med ett lågt antal passiva agenter. Resultaten tyder också på att den topologiska interaktionen i många fall är mindre känslig för tidsfördröjning.
Abstract:
Studies of the behavior of active agents in complex systems have received a lot of interest recently. This interest derives from the fact that active agents provide an ideal model to describe many biological systems and also because of their potential applications. The purpose of this study is to explore which differences there are between the behaviour of agents that interact through metric interactions (i.e. depending on the metric distance between agents) and those of agents that interact through topological interactions (i.e. depending on a certain number of surrounding agents). This report also discusses how the interaction models for active agents change when a time delay between sensing and acting is introduced. These investigations were made by analyzing three different complex environments: (1) agents moving in the presence of periodic obstacles; (2) agents following a leader in a maze; and (3) active agents interacting with passive agents. Based on the results obtained from this study, we could successfully observe differences in the topological interaction compared to the metric model: the active agents interacted more frequently with each other when using the topological model despite periodic obstacles, a larger proportion of agents managed to pass through the maze and the cluster formation was usually smaller in the system with a low number of passive agents. The result also shows that the topological interaction is less sensitive to time delay.
Supervisor: Giovanni Volpe, Department of Physics, University of Gothenburg
Examiner: Lena Falk, Department of Physics, Chalmers University of Technology
Time: 27 May, 2021