Імплементація програмного забезпечення для симуляції біопопуляції на основі нейронної мережі та ігрового рушія у багатоядерні пристрої

Abstract

У магістерській роботі досліджується можливість створення симуляції популяції живих організмів за допомогою Unity3d - потужного інструменту для створення ігор та різних візуалізації в 2D та 3D просторі. Створення програмного забезпечення, що дозволяє передбачити результати процесів життєдіяльності живих організмів у критичних ситуаціях, згенерувавши проблему в цифровому простору, та імплементація його в багатоядерні пристрої є актуальною задачею. Мета: Покращення методів тестування різноманітних природніх та штучних явищ за рахунок створення програмного забезпечення з використанням нейронних мереж на базі платформи розробки Unity3D. Об’єкт: процес імплементації програмного забезпечення у багатоядерні пристрої. Предмет: симуляція біопопуляції на основі нейронної мережі та ігрового рушія. Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі завдання: – розглянути методи моделювання живих організмів, а також дослідити різні алгоритми та методи управління популяцією; – дослідити принципи роботи нейронної мережі; – проаналізувати існуючі застосунки та визначити їх основні переваги та недоліки; – здійснити аналіз редакторів для розробки застосунків та обрати середовище для розробки застосунку; – створити функціональну та абстрактну моделі системи; – провести аналіз багатоядерних пристроїв, які зможуть бути використані у тестувані; – створити симуляцію популяції на основі нейронної мережі використовуючи обрані методи та засоби розробки. – тестування створенного застосунку. Методи та засоби дослідження – для створення застосунку для симуляції різних життєвих ситуацій було обрано ігровий рушій Unity з використанням об’єктно орієнтованої мови С#. Практичне значення отриманих результатів даної роботи полягає у тому, що представлена модель може підвищити рівень безпеки людства. Проведення тестів глобальних проблем на неіснуючих істотах не несе ніяких втрат серед населення Землі. Саме завдяки технології заснованої на нейронних мережах, дає змогу симулювати поведінку людей наближено до реальної, і в свою чергу це допомже уникнути поганих наслідків в майбутньому У першому розділі роботи проводиться системний аналіз обраної предметної області та, на його основі, формулюється постановка задачі та специфікація вимог до програмного забезпечення. У другому розділі розглядається основна технологія розробки застосунку. В розділ входить опис різних типів нейронних мереж та генетичного алгоритма. Наведені переваги та недоліки симуляцій засновані на нейронній мережі. У третьому розділі відбувається програмна реалізація та розробка застосунку У четвертому розділі відбувається тестування апаратно – програмного комплексу різними методами. The master's thesis examines the possibility of creating a simulation of a population of living organisms using Unity3d - a powerful tool for creating games and various visualizations in 2D and 3D space. The creation of software that allows predicting the results of life processes of living organisms in critical situations, generating a problem in the digital space, and its implementation in multi-core devices is an urgent task. Purpose: Improvement of methods of testing various natural and artificial phenomena due to the creation of software using neural networks based on the Unity3D development platform. Object: the process of implementing software in multi-core devices. Subject: biopopulation simulation based on neural network and game engine. To achieve the goal, the following tasks must be solved: – consider methods of modeling living organisms, as well as research various algorithms and methods of population management; – investigate the principles of neural network operation; – analyze existing applications and determine their main advantages and disadvantages; – analyze editors for application development and choose an environment for application development; – create functional and abstract system models; – analyze multi-core devices that can be used in testing; – create a population simulation based on a neural network using the selected development methods and tools. – testing of the created application. Research methods and tools - to create an application for simulating various life situations, the Unity game engine using the object-oriented C# language was chosen. The practical significance of the obtained results of this work is that the presented model can increase the level of security of mankind. Conducting tests of global problems on non-existent creatures does not cause any losses among the population of the Earth. Thanks to the technology based on neural networks, it is possible to simulate the behavior of people close to the real one, and in turn this will help to avoid bad consequences in the future. In the first section of the work, a systematic analysis of the selected subject area is carried out and, on its basis, the problem statement and the specification of software requirements are formulated. The second chapter deals with the basic technology of application development. The chapter includes a description of different types of neural networks and the genetic algorithm. The following advantages and disadvantages of simulations are based on a neural network. In the third section, software implementation and development of the application takes place. In the fourth section, the hardware and software complex is tested using various methods.