Мультиагентное моделирование в биологии растений

Традиционные методы, такие как системы алгебраических или дифференциальных уравнений, L-системы или функционально-структурные модели, зачастую не способны в полной мере моделировать динамическое взаимодействие растений со средой. Мультиагентные системы позволяют представить моделируемый объект как коллектив автономных агентов, представляющих отдельные функциональные части, каждая из которых следует локальным правилам, обеспечивающим принятие решения и взаимодействие с внешней средой.

Цель исследования - анализ современных подходов к мультиагентному моделированию в биологии растений. Проведенный анализ ряда публикаций показал, что моделирование на основе мультиагентного подхода воспроизводит рост апельсинового дерева, архитектуру корневой системы, морфологическую адаптацию черной ольхи, поведенческую пластичность животных в растительных экосистемах и позволяет реализовать цифровые двойники пшеницы. В рассмотренных работах особое внимание уделяется эмерджентным свойствам предложенных моделей, которые проявляются без явного задания глобальных правил. Результаты проведённого анализа демонстрируют высокий потенциал мультиагентного подхода как инструмента моделирования морфологических и физиологических процессов биологических систем, а также его перспективность в задачах цифрового земледелия, селекции и прогнозирования урожайности в условиях изменяющегося климата. Этот подход способен учитывать пространственную неоднородность среды и временные изменения условий. Представленный обзор исследований показывает, что подход на основе мультиагентных систем успешно применяется для моделирования роста деревьев, корневых систем, популяционной динамики, цифровых двойников сельскохозяйственных культур.