WPF Spiele, Simulation und dynamische Systeme

Kommentiertes Literaturverzeichnis

(aktualisiert 03/2009, neue Einträge unter Schweinezyklus, Partikelsysteme, Physics Engines, OpenGL, OpenGL-Spiele)

Simulation ökologischer und ökonomischer Systeme, Spiele

  • Bossel, H.: Modellbildung und Simulation. Vieweg, Braunschweig 1992. Interessant vor allem wegen der reichhaltigen Sammlung von Modellsystemen aus Ökologie/Ökonomie ("Systemzoo"). Vorhanden in Bibliothek GM.
  • Dawkins, R.: Das egoistische Gen. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg 1978. Ein populärwissenschaftliches Hauptwerk des orthodoxen Darwinismus: Erklärung sozialen Verhaltens mittels darwinistischer Evolutionsprinzipien. Evolutionär stabile Strategien. Ökologische Simulation. Das Falken-Tauben-Spiel.
  • Eibl-Eibesfeldt, I.: Die Biologie des menschlichen Verhaltens. Grundriss der Humanethologie. Piper, München 1984.
  • Eigen, M.: Selforganization of Matter and the Evolution of Biological Macromolecules. Die Naturwissenschaften 58 (1971) 10, 465-523. Ökologische Simulation des Quasi-Spezies Modells.
  • Eigen, M.; Winkler, R.: Das Spiel – Naturgesetze steuern den Zufall, Verlag Piper & Co, München, 1975. Beschreibt populärwissenschaftlich und dennoch philosophisch tiefsinnig, wo das Thema „Spiel“ in Gesellschaft, Evolution, Chemie und Physik überall vorkommt. Viele Querbezüge erhellen die Hintergründe. Sehr lesenswert!
  • Eigen, M.; Gardiner, William C. jr.; Schuster, P.; Winkler-Oswatitsch, R.: Ursprung der genetischen Information. Spektrum der Wissenschaft (1981) 6, 36. Populärwissenschaftliche Darstellung von Teilen des Artikels "Selforganization of Matter...".
  • Global 2000: Der Bericht an den Präsidenten. Council of Environmental Quality (Hrsg.) Deutsche Ausgabe: Verlag Zweitausendeins, Frankfurt/M. 1980.
  • Grams, T.: Denkfallen und Programmierfehler. Springer, Heidelberg 1990.
  • Knuth, D.: The Art of Computer Programming. Vol. 1: Fundamental Algorithms. Addison-Wesley 1973. Dieses fundamentale Werk der Informatik enthält die Beschreibung von Fibonaccis Kaninchenaufgabe.
  • Meadows, D. H.; Meadows, D. L.; Randers, J.; Behrens, W. W. III: The Limits to Growth. Potomac Associates, Washington 1972. Vielbeachtete Beschreibung einer groß angelegten Simulation zur Zukunft der Erde. Makroskopisches deterministisches Weltmodell.
  • Odum, E. P.: Prinzipien der Ökologie. Spektrum d. Wiss., Heidelberg 1991
  • Prigogine, I.; Stengers, I.: Dialog mit der Natur. Piper, München 1986. Weltsichten: Determinismus und Zufall.
  • Vester, F.: Ballungsgebiete in der Krise. DVA, Stuttgart 1976. Makroskopische Modellierung der Dynamik von Ballungsgebieten.

Kooperation und Konkurrenz, Axelrods Computerturnier

·         Axelrod, R.: Die Evolution der Kooperation. Oldenbourg, München, Wien 1987. Das Hauptwerk auf dem Gebiet. Ökologische Analyse und Simulation. Das iterierte Gefangenendilemma. Viel diskutiertes und einflussreiches Werk. Unter alleiniger Berufung auf darwinistische Evolutionsprinzipien und unter Verzicht auf übergeordnete Sanktionsmechanismen wird auf spieltheoretischer Grundlage das Entstehen kooperativen Verhaltens erklärt. Darstellung der Ergebnisse von Axelrods "Computerturnieren".

·         Dawkins, R.: Das egoistische Gen. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg 1978

·         (*) Delahaye, J.P.; Mathieu, P.: Altruismus mit Kündigungsmöglichkeit. Mathematische Unterhaltung. Spektrum der Wissenschaft (1998) 2, 8-14. Interessante Erweiterung des Iterierten Gefangenendilemma um eine einfache Kündigungsmöglichkeit. Jetzt können erstmals auch komplexere Strategien als Tit-for-Tat zu den Siegern gehören. Siehe auch http://www.lifl.fr/~ mathieu/ipd.

·         Douglas, M.: How Institutions Think. Syracuse University Press, New York 1986. Behandelt die Rolle der Institutionen bei der Herausbildung und Bewahrung eines "Öffentlichen Gutes"

·         (*) Glance, N. S.; Huberman, B. A.: Das Schmarotzer-Dilemma. Spektrum d. Wiss. (1994) 5, 36-41.

·          (*) Hofstadter, D. R.: Metamagikum: Kann sich in einer Welt voller Egoisten kooperatives Verhalten entwickeln? Spektrum d. Wiss. (1983) 8, 8-14. Leichtverständliche Kurzfassung der Originalarbeit von Axelrod. Erklärt sehr überzeugend, warum Tit-for-Tat und andere ähnliche Strategien so erfolgreich sind.

·         (*) Nowak, M. A.; May, R. M.; Sigmund, K.: Das Einmaleins des Miteinander. Spektrum d. Wiss. (1995) 8, 46-53. Hier wird die Strategie Pawlow eingehend studiert. Insbesondere wird der Fall untersucht, dass anstelle der deterministischen Strategien mit Kooperationswahrscheinlichkeiten 0 oder 1 leicht gestörte Strategien mit Kooperationswahrscheinlichkeiten nahe 0 und nahe 1 treten. Weiterhin: Eine Idylle begünstigt die Vermehrung wehrloser (nicht-reaktiver) Strategien. Dann können von aussen einwandernde böse Strategien wieder zuschlagen.

·         Pierer, H. v.; Oetinger, B. v.: Wie kommt das Neue in die Welt? Hanser, München, Wien 1997

·         Pólya, G.: Schule des Denkens. Francke, Bern 1949

  • Wilson, E. O.; Bossert, W. H.: Einführung in die Populationsbiologie. Springer, Berlin, Heidelberg 1973. Enthält die Grundlagen der Populationsdynamik, soweit sie für diesen Kurs von Bedeutung sind.

·         Sigmund, K.; Fehr, E.; Nowak, M. A.: Teilen und Helfen - Ursprünge sozialen Verhaltens. Spektr. d. Wiss. (2002) 3, 52-59. Ultimatum- und Gemeinwohl-Spiele zeigen, wie sich der Sinn für Fairness und Solidarität in Gruppen durchsetzen kann.

·         Grams, T., 2007: Wie das Neue in die Welt kommt und warum Egoisten so freundlich sind (Quelloffenes Simulations-Programm (Java) zur Evolution der Kooperation) http://www2.hs-fulda.de/~grams/OekoSimSpiele/KoopEgoProgramm/KoopEgoKurzbericht.htm

·         [Anhäuser08] Marcus Anhäuser: „Egoismus schafft Gemeinsinn. Auf der Suche nach den Triebkräften der Kooperation“, http://www.g-o.de/dossier-401-1.html, Stand 06.06.2008.

Die mit (*) gekennzeichneten Beiträge sind auch allesamt abgedruckt in einem auch insgesamt sehr interessanten Spektrum-der-Wissenschaft-Digest: "Kooperation und Konkurrenz", 1/1998. 

 

Räuber-Beute-Systeme

  • Robbins, J.: Wieder Wölfe im Yellowstone-Park. Spektrum d. Wiss. (2004) 8, 24-29. Seit im Yellowstone-Park wieder Wölfe leben, regeneriert sich das Ökosystem verblüffend schnell. Auf die neue Situation reagierten unerwartet viele Tier- und Pflanzenpopulationen – aber nicht alle gleich.
  • Beddington, J. R.; May, R. M.: Die Nutzung mariner Ökosysteme. Spektrum d. Wiss. (1983) 1, 104-112. Der auf Dauer haltbare Höchstertrag.
  • Bergerud, A. T.: Die Populationsdynamik von Räuber und Beute. Spektr. d. Wiss. (1984) 2, 48-54
  • Grams, T.: Simulation. BI Mannheim 1992. Anhand des Räuber-Beute-Systems werden einfache analytische Methoden der Modellvalidierung demonstriert, beisielsweise die Linearisierung im Gleichgewichtspunkt (S. 75-79).
  • Peschel, M.; Mende, W.: The Predator-Prey Model. Do We Live in a Volterra World? Akademie Verlag/Springer Verlag, Berlin 1986
  • Rolf, A.; Möller, A.: Sustainable Development: Gestaltungsaufgabe für die Informatik. Informatik-Spektrum 19 (1996) 4, 206-213
  • Stoer, J.; Bulirsch, R.: Numerische Mathematik 2. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg 1990. S. 113-118. Anfangswertprobleme, Einschrittverfahren, lokaler Diskretisierungsfehler

Schweinezyklus und Beer-Game

Emissionshandel und Auktionen

Game Physics

  • [Matyka04] M. Matyka: How to implement a Pressure Soft Body Model, Technical Report, March 2004. Gut zugängliche Beschreibung des 2D-SoftBody-Modells, enthält allerdings kleinere Fehler (in der Volumen-Codezeile). http://panoramix.ift.uni.wroc.pl/~maq/soft2d/index.php.
  • [MatykaOllila03] Matyka, M. and Ollila, M. A pressure model for soft body simulation, Proc. of Sigrad, UMEA, November 2003. Vorläufer zu [Matyka04], einiges mehr an Bildern, aber [Matyka04] ist vom Algo her (Gauss) besser. http://panoramix.ift.uni.wroc.pl/~maq
  • Computer Simulations in Physics.htm: Etliche weitere Physik-Simulationen mit OpenGL von M. Matyka, z.T. mit, z.T. ohne Source Code. Besonders hervorzuheben: pendulums.zip (elastischer Stoß an 5 an Fäden aufgehängten Kugeln in 3D, mit "Surprise"). http://panoramix.ift.uni.wroc.pl/~maq. Status 08/2004: Leider ist die alte Seite nicht mehr verfügbar, bei der neuen wird nur noch auf die (käuflich zu erwerbende) Simulations-CD verwiesen.
  • [Bourg02] David M. Bourg: Physics for Game Developpers. O'Reilly, 2002. Bringt viele physikalische Grundlagen, lesenswertes Kapitel zu Kollisionsantwort. Im Kapitel "Particle Systems" interessantes Beispiel zur Simulation einer Fahne (Analogon Vorhang). – Insgesamt allerdings an manchen Stellen unnötig kompliziert. Source Code ohne Einbindung von OpenGL. O’Reilly-Webseite zum Buch, mit CPP-Code: http://oreilly.com/catalog/9780596000066/#top
  • http://academicearth.org/lectures/elastic-and-inelastic-collisions: Reihe von sehr guten Video-Podcasts zu klassischer Mechanik (hier: Kollisionen), vorgetragen vom sehr unterhaltsamen MIT-Prof Walter Lewin.
  • http://www.tobias-nopper.de/BillardGL/: Ein OpenGL-Billardspiel, entwickelt von T. Nopper et al. an der Uni Freiburg. Es gibt auch den SourceCode (spärlich dokumentiert).
  • [Pöppe03] C. Pöppe, Die stabilisierende Wirkung der Stichsäge. Physikalische Unterhaltungen, Spektrum der Wiss. 12/2003, S. 110.
  • [VanDalen03] G.J. VanDalen, The Driven Pendulum at Arbitrary Drive Angles. Juni 2003, www.arxiv.org, physics, 0211047.
  • [Treitz04]: N. Treitz: Leichtes Spiel mit dem Schwerpunkt. Physikalische Unterhaltungen, Spektrum der Wiss. 8/2004, S. 101.
  • Artikel zu "Collision Detection" unter http://en.wikipedia.org und darin genannte Literatur.
  • [Berchtold03] B. Berchtold: Numerische Lösung von Differentialgleichungen. Kurzer Vergleich Euler und Heun, inkl. Applet. http://www.mathematik.ch.
  • http://www.meqon.com/downloadarea/meqon-demos-1.4.zip: Hervorragende und umfassende Demo zu Game Physics Engine: Falling Box Demos, Walking, Fahrzeuge, Particle Systems, realistisch bewegter Vorhang u.v.a.m.
  • http://crayon-physics.softonic.de: Beta-Release Crayon Physics. Ein kleines Spiel mit großem WOW-Effekt, das Game Physics interaktiv erfahrbar macht (free).
    Eine Crayon-Physics-Deluxe Version ist unter http://www.crayonphysics.com (20€).

 

Computergrafik, OpenGL und GLUT

·         www.opengl.org: die offizielle Seite zu allem rund um OpenGL; von dort Download folgender lokalen Kopien:

o    Getting-Started-FAQs

o    OpenGL Reference Manual

o    GLUT Reference Manual

 

Partikel- und Schwarmsysteme, BREVE

  • [Klein03] Jon Klein: BREVE: a 3D Environment for the Simulation of Decentralized Systems and Artificial Life. Einführender Artikel zu BREVE, einer 3D-Simulationsumgebung in OpenGL für Partikel- und Schwarmsysteme. Schnelle Kollisionsdetektion. [Kopie in ILIAS verfügbar]
  • BREVE-Website: http://www.spiderland .org/breve.
  • BREVE-BraitenbergTutorial.pdf: Ein Tutorial zum Aufbau einer Braitenberg-Vehicle-Simulation in BREVE. Lokale Kopie hier.
  • [Pfeifer99] Rolf Pfeifer / Christian Scheier „Braitenberg Vehicles“ in: Understandig Intelligence, 1999 MIT Press [Kopie in ILIAS verfügbar].
  • Kapitel 7.4 Prozedurale Animationstechniken aus [BenderBrill03]: Grundlagen zu Partikel- und Schwarmsystemen.
  • [Reynolds87] C. Reynolds, “Flocks, Herds and Schools: A Distributed Behavioral Model”. Computer Graphics, 21(4), pp 25-34, 1987. (ACM SIGGRAPH '87 Conference Proceedings, Anaheim, California, July 1987). Reynolds startete mit diesem einflussreichen Artikel das Thema "Boids".  http://www.cs.toronto.edu/~dt/siggraph97-course/cwr87/
  • [Reynolds01] C. Reynolds, Boids – Background and Update. http://www.red3d.com/cwr/boids, 2001. Gute Einführung, danach überwältigend viele Links, Literatur und Software zum Thema Boids und Group Motion.
  • [Platt01] R. Platt, 3D Boids Simulation. http://www.navgen.com/3d_boids, 2001. (Schwarmverhalten, Vögel am Pier)

Physics Engines, ODE

Spiele-Entwicklung

  • „Game Programming Gems“-Serie
     Mark A. DeLoura, Charles River Media Verlag
  • [Krimse04] Andrew Krimse (Hrsg.), Spieleprogrammierung GEMS 4, Hanser, 2004. Sammlung professioneller Beiträge aus den Gebieten Programmierung, Mathe, Physik, KI, Grafik, Netzwerk, Audio. Sehr lesenswert, da kurz und knackig interessante Problemlösungen beschrieben werden. Besonders gut: [W. Celes] zu Kamerainfo-Extraktion u. Frustum. [Russel Smith] (Autor ODE) zu Constraints Festkörperdynamiks. CD enthält nützlichen Code, z.B. auch Version ODE.
    Verfügbar in Bibliothek Campus GM.
  • [Brackeen03] D. Brackeen, Java Game Programming (Developing Games in Java), Aug. 2003, New Riders Publishing
  • Links zur Spieleentwicklung allgemein
  • Links zu Open Source Spiele-Projekten:

 

(OpenGL-) Spiele