Jak to dělá
VIDEO: Algoritmus umí hlídat ovce jako ovčácký pes

Hlídat ovce je složitější, než to vypadá. Vědcům se dlouho nedařilo vymyslet univerzální recept, jak udržet stádo pohromadě. Obyčejná border kolie to zvládne líp.

Ovčáčtí psi zvládnou stádo ovcí a ani se při tom nezadýchají. Napsat program, který zvládne udržet pohromadě virtuální přežvýkavce a nažene je tam, kam je potřeba, se ale ukázalo jako překvapivě složitý úkol. Matematikové a programátoři se o to pokoušeli už od devadesátých let minulého století. Brzy vyšlo najevo, že práce ovčáckého psa je složitá. Nejlepší programy, které ji měly napodobovat, dokázaly uhlídat maximálně čtyřicetičlenné stádo. Na větší už nestačily. Skupina vědců vedená Danielem Strömbomem z Uppsalské univerzity to teď změnila.

V časopise Journal of The Royal Society Interface popisují algoritmus, který po převedení podoby počítačového programu dokázal virtuální ovce uhlídat. Choval se podobně jako skutečný pes se záznamníkem polohy na zádech, který zodpovídal za stejně vybavené chundelaté svěřence.

Algoritmus by se mohl uplatit při vývoji robotů, již by mohli plnit funkci ovčáckých psů. Využití je ale daleko širší. Mohli by se hodit i při práci s lidskými davy, ať už by to byli demonstranti, nebo třeba návštěvníci hudebních festivalů.

Sobecké stádo

Chování skutečných ovcí ve stádě nejlépe vystihuje teorie známého biologa z dvacátého století Williama Hamiltona. Ten tvrdil, že se stádo nebo hejno může pohybovat jako jeden celek, ačkoliv jedinci v něm sledují vlastní individuální zájmy. Nejdůležitější je snaha vyhnout se predátorovi, kterého v případě ovcí zastupuje pes. Když se každá ovce pohybuje směrem ke středu stáda, celá skupina se semkne, aniž by potřebovala nějaké centrální řízení. Toho využívají ovčáčtí psi. Nejen že dokážou sehnat ovce do chumlu, umí je i dohnat na určené místo.

Počítačové ovce se chovaly podle několika jednoduchých pravidel. Předně: pokud stály dál od ovčáckého psa, než byl určitý minimální poloměr, nedělaly nic, až na občasné náhodné popocházení. Rovněž se snažily vzdálit dalším ovcím, pokud se k nim přiblížily na určitou minimální vzdálenost. Ta byla ale daleko menší než v případě psa. Když se k nim přiblížil virtuální hlídač, snažily se před ním schovat - směřovaly do těžiště nejbližší skupiny ovcí.

Jako skutečný

Chování psa bylo podobně jednoduché jako chování ovcí. Pokud byl od ovcí ve větší vzdálenosti než definované minimum, nedělal nic. Pokud byly všechny ovce do určité vzdálenosti od těžiště skupiny, tj. pokud byla skupina dost sevřená, hnal pes stádo do bodu, kam mělo dorazit. Běžel na jeho opačnou stranu, než ležel cíl. Když byla nějaká ovce dál než minimum, běžel za ní, aby ji zahnal zpátky do stáda. Celé je to o trochu složitější.

Když se počítačový pes řídil pravidly, dokázal obhospodařit stádo do velikosti 150 kusů. Můžete si to prohlédnout na prvním vloženém videu. Od 151. ovce začal mít potíže. Druhé video zachycuje pokusy o uhlídání stáda 201 ovcí. Neúspěchy jsou na konci. Psovi dělalo problém například, když se dostal mezi dva stejně vzdálené houfy ovcí. Výše naznačená pravidla na takovou situaci nestačila. Řešení, které vědci navrhují, má oporu v chování skutečných psů.

Stačí přidat mrtvý úhel, v němž virtuální pes nevidí, co se děje za jeho hlavou. Výzkumníci srovnali data z počítačového modelu se záznamem chování opravdového ovčáckého psa, který měl na starosti šestačtyřicet chundelatých duší. Výsledky ukazuje třetí video, k němuž použili několik matematických kritérií. Počítačový pes se podle nich choval velice podobně.