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近年来,群集运动广受科研爱好者们的追捧,这一领域的研究又迎来了历史上的一个新热潮。自然界中集群运动种类各异,其中众所周知的群集行为涉及范围极广,包括宏观方面的天体运动,生物界的鱼群、羊群、人群等的运动,以及微观方面的细菌菌落等微生物群体的聚集行为,这一错综复杂的群体行为目前已成为国家备受关注的科研课题之一。为了进一步对集群行为进行深入探讨,本文以Vicsek、Leader-follower这两种模型为基准,同时利用计算机模拟仿真技术,提出了一种考虑自驱粒子在可移动性安全出口的封闭空间中逃脱的改进模型。第一章对自然界的集群运动作了简要概述,并分析了其发展过程以及研究现状。本课题的研究不仅在生物工程方面具有重大意义,同时对生态系统群集行为的了解给予了一定帮助。 第二章,主要介绍了几种典型的集群模型,如Vicsek Model、Boid Model、Leader-follower Model。分别从各模型的运动规则、研究方法、模拟结果及其分析等方面对它们进行调研。在上述模型中,主要探讨群集运动的一致性,群体密度、空间噪音、leader指引等都是群体运动同步状态的影响因子。 第三章中,我们提出了一种基于Vicsek、Leader-follower模型的改进模型,探讨封闭空间中群体逃脱的有效方法。借助计算机模拟仿真技术,大规模模拟出几种不同群体密度时,分别改变安全出口位置、宽度、数量以及指引方向的权重来观察群体的逃脱速率。我们发现,对同一群体而言,空间最佳的安全出口位置是在二维边界的角落处,即当安全通道设在角落处时群体逃脱所需时步最少;并且,系统的逃逸时间随着安全通道宽度的增大而减少。考虑到这种模型中群体并未能全部逃离出界,因此引入了目标指引方向,并通过增大权重因子来观摩群体运动情况。我们发现群体逃匿时间与权重因子的指引强度呈非线性关系,即当指引强度增大至某个固定值时,由于个体间存在复杂的相互作用,群体逃匿速率开始达到饱和状态,逃匿时间随指引强度的变化波动极小。并且我们的模型还得出一个新奇的结果,随着安全出口数量上的增加不仅不能加速群体的运动,反倒会阻碍群体的逃匿,也就是说,在角落位置处设置单个安全出口是最有利于群体逃脱的空间规划。我们的研究为大型封闭空间的安全通道设置提供了可参考的理论依据。