在 python 中建模群体行为

如何解决在 python 中建模群体行为

我正在寻找一个图形解决方案（一个库）来使用 python 可视化群体行为。 整个集合将是一群像蚂蚁一样的粒子/物体，它们在 2D 空间中移动、碰撞、留下痕迹和跟随痕迹，并以各种方式进行交互。 我可以在后台完成所有计算，但我仍然想以某种方式将其可视化。

这里是棘手的部分： 当有超过几千个粒子在移动时，计算会占用太多资源，没有足够的能力来执行异想天开的事情，例如使用附加精灵或 tkinter_polygons 进行轨迹可视化，因为这会创建太多对象而无法顺利运行可视化。 （我为此尝试了 tkinter）。

另一方面，所有图形 - 粒子，轨迹和其他环境条件都可以计算并生成为单个图像 - 一个 numpy.array（据我所知，这将相当快）但是我不知道有任何合适的库能够以合理的帧频率显示/可视化阵列。就像渲染电影的帧一样。

我倾向于数组解决方案，因为这会给我数据反馈[在任何时间点，代码都会包含整个环境状态的信息，而不管可视化/GUI]，因为我需要它来进行粒子交互。虽然我知道在画布上移动多边形并从 GUI 读取当前状态 [例如。碰撞] 可能更容易编码。

我应该从哪里开始？ 游戏？ 特金特？ PyQT？ 破折号？

解决方法

您可以检查OpenCV。

以下是一个包​​含 1,000 个粒子的示例，它们具有随机的起始坐标和速度：

import cv2
import numpy as np

# generate particle coordinates,velocities
n = 1000
cs = np.random.uniform(0,1,(2,n))
vs = np.random.uniform(-0.01,0.01,n))

# set image size
s = 200

cv2.namedWindow('img')
while True:
    # calculate new coordinates
    cs += vs
    
    # generate image from coordinates
    img = np.zeros((s,s,3))
    img[tuple((cs * s % s).astype(int))] = 1

    # show frame and wait 40ms
    cv2.imshow('img',img)
    cv2.waitKey(40)

输出：