Bees Simulator. Nicola Fiini

Transcript

1 Bees Simulator di Nicola Fiini

2 Cos'è BeesS Bees Simulator è un software di simulazione interattivo Consente di simulare la gestione di un alveare Nato dalla tesi di laurea triennale in matematica di Nicola Fiini

3 Dove trovare BeesS Lo potete scaricare gratuitamente dal sito internet: Il software è rilasciato con licenza GNU GPL versione 3

4 Cosa è un software di simulazione È un programma che imita qualcosa. Nel nostro caso imita lo sviluppo di una colonia e le interazioni dell'apicoltore con la colonia durante gli anni. I software di simulazione di questo tipo in genere si basano su modelli matematici. Potremmo dividerli in 2 grandi categorie: Basati sulla risoluzione di sistemi di equazioni differenziali Vera e propria simulazione, stile contatore

5 Cosa è un software di simulazione È un programma che imita qualcosa. Nel nostro caso imita lo sviluppo di una colonia e le interazioni dell'apicoltore con la colonia durante gli anni. I software di simulazione di questo tipo in genere si basano su modelli matematici. Potremmo dividerli in 2 grandi categorie: Basati sulla risoluzione di sistemi di equazioni differenziali Vera e propria simulazione, stile contatore

6 Esempio risultati eq. diff. In genere i software di simulazione basati sulla risoluzione di sistemi di equazioni differenziali danno risultati di tipo qualitativo su un andamento a lungo termine. Fondamentali per alcuni utilizzi ma non per il mio caso.

7 Linguaggio di programmazione La scelta è ricaduta su un linguaggio ad oggetti di alto livello: Versione 2.7

8 Cosa è un modello matematico Un modello è un ente, concreto o astratto, creato per rappresentare un fenomeno e/o predirne l'evoluzione. Un modello è un approssimazione della realtà. Non potremo mai descrivere in modo esatto tutte le leggi che regolano un fenomeno naturale. Un modello è appropriato se predice fatti in accordo con l esperienza, mentre è inadatto se la contraddice.

9 Dal falso si può ottenere il vero Un modello è un approssimazione della realtà dunque utilizza leggi che sono sbagliate rispetto alle reali leggi della natura o quantomeno non le utilizza tutte. Non per questo i risultati del modello devono essere sbagliati. Se il modello è corretto i risultati saranno giusti, nel senso di uguali alla realtà a meno dell'approssimazione usata.

10 Dal falso si può ottenere il vero Un esempio di quanto appena detto Fisica classica (Newton) Fisica moderna (Einstein) Sono due interpretazioni della realtà. Nessuna delle due è esatta, una è adatta a certi contesti, l'altra è adatta ad altri contesti

11 Dal falso si può ottenere il vero Un esempio di verità da un procedimento falso: = 16 16x4 = 1 4

12 Dal falso si può ottenere il vero Un esempio di verità da un procedimento falso: = 1 4

13 Dal falso si può ottenere il vero Un esempio di verità da un procedimento falso: = 1 4

14 Tipi modelli matematici Esistono due grandi categorie di modelli matematici: Modelli deterministici Date condizioni iniziali identiche si otterrà lo stesso risultato Modelli probabilistici Date condizioni iniziali identiche si potranno ottenere risultati differenti (o meglio, il risultato è un insieme di risultati)

15 Tipi modelli matematici Esistono due grandi categorie di modelli matematici: Modelli deterministici Date condizioni iniziali identiche identiche interazioni si otterrà lo stesso risultato Modelli probabilistici Date condizioni iniziali identiche si potranno ottenere risultati differenti

16 Le basi bio-eto-eco-apido-logiche Per quanto riguarda il mondo delle api e dell'apicoltura, mi sono basato principalmente sulle regole generali dei seguenti testi: G. Bosca. Guida pratica di apicoltura. Il Castello. (2010) A. Contessi. Le api. Biologia, allevamento, prodotti. Il Sole 24 Edagricole, terza edizione, (2010) ore K. von Frisch. Il linguaggio delle api. Tradotto da Celli G.; A.. Bollati Boringheri, (2012) Cristiani G. Ravazzi. Le api. Allevamento redditizio. De Vecchi. (2003) G. Ricciadrelli D' Albore, F. Intoppa. FIORI E API. La flora visitata dalle Api e dagli altri Apoidei in Europa. Calderini Edagricole.(2000) Sono da aggiungere alcuni articoli che troverete nella guida del software

17 Principali caratteristiche negative Evoluzione rigida degli stadi Predeterminata quantità di sostanza bottinata Predeterminata quantità di sostanza ingerita

18 Perché usarlo Se io ho un apiario reale, cosa me ne faccio di un simulatore di alveari? Potrà essere un utile strumento di supporto decisionale per la gestione ottimale dei vostri alveari. Potrà aiutarvi a capire meglio le reazioni delle api a certi fenomeni, individuare quali sono i fattori principali che inducono una certa risposta della colonia. In generale, comprendere meglio il mondo delle api.

19 Perché usarlo Esempio: Febbraio Vorremmo fare miele di X, che stimiamo arriverà per una certa Y. Visitate le colonie, le troviamo in situazioni differenti.. come livellarle per far si che per la data Y si abbia il massimo numero di bottinatrici? Potete simulare varie opzioni di livellamento in pochi minuti al posto di provare ed in caso rimediare l'anno successivo. Magari vi accorgerete che alcune colonie non riusciranno ad essere pronte per la fioritura X ma saranno pronte per la successiva.

20 Perché usarlo Esempio: Agosto Troviamo una colonia senza regina.. cosa facciamo? Inseriamo una regina feconda dall esterno? Lasciamo che ne allevino una nuova? Separiamo la colonia per aiutare le altre? Potete simulare queste possibili scelte e stabilire qual è la migliore per superare l inverno.

21 Caratteristiche Grande versatilità Estrema personalizzazione

22 Potenzialità Un breve elenco delle principali operazioni che si possono compiere con questo software nella versione base: Simulazione di un alveare fino a 5 anni (a seconda dell età di partenza della regina) Aggiunta e rimozione di melari Aggiunta e rimozione di telai Supporto con nutrimento Scelta delle fioriture bottinabili Blocco di covata Creazione di un personale tipo di api e molto altro ancora.

23 Input principali Giorno di inizio simulazione e durata della simulazione Numero di api ad inizio simulazione (diviso per tipologia) Età della regina ad inizio simulazione Fioriture bottinabili Tipo api Tipo arnia Periodi blocco covata Intervallo di interazione Si può scegliere di lasciare alcune di queste impostazioni come impostate di default, ma si consiglia di personalizzare le proprie variabili. Grafico risultante Mortalità Esistono anche altre variabili che possono essere cambiate, ma al momento risulta più complesso e non privo di rischi.

24 Versioni Versione 0 Versione 1 Versioni future Attuale A breve Interfaccia a riga di comando Migliore interazione con il software. Consente di fare qualunque operazione. Interfaccia grafica Migliore usabilità, grazie alla grafica intuitiva. Le operazioni sono limitate a quelle consentite dai pulsanti grafici. Interfaccia grafica Riga di comando Varroa Sciamatura Rinnovo regina Deposizione regina

25 Come usarlo Metodo ideale per il supporto decisionale in apiario: Raccolta dati Simulazione Verifica Ripetere l'opreazione per almeno due gruppi di dati prima di procedere all'utilzzo Calibrazione Utilizzo per il supporto decisionale in apiario

26 Come usarlo Metodo ideale per la ricerca nel caso di un nuovo fenomeno: Raccolta dati Simulazione Calibrazione Verifica Verifica teorica di consistenza risultati Simulazione nuovo fenomeno Calibrazione Elaborazione ipotesi di risposta delle api al fenomeno

27 Come usarlo Metodo ideale per la ricerca caso di un fenomeno poco diffuso: Raccolta dati Simulazione Calibrazione Verifica Verifica sui dati degli alveari in cui è presente il fenomeno Simulazione nuovo fenomeno Calibrazione Elaborazione ipotesi di risposta delle api al fenomeno

28 Come funziona il codice Una volta definiti i parametri e date le condizioni iniziali, questo è ciò che fa il codice: Crea uno o più tipi di api Crea delle fioriture e un erbario Crea un calendario

29 Come funziona il codice 0 1 Crea delle fioriture e un erbario Fioritura Genere Periodo Numero e nome specie Specie Periodo Potenziale mellifero (mg/ha)

30 Come funziona il codice 0 1 Crea delle fioriture e un erbario Erbario Famiglie Famiglia Fioriture della famiglia Mesi Mese Specie del mese

31 Come funziona il codice 0 2 Crea uno o più tipi di api Operaie Fuchi Regina(/e) Ogni individuo appartenente a uno di questi gruppi avrà le stesse caratteristiche di base di un individuo appartenente allo stesso gruppo

32 Come funziona il codice 0 3 Crea un calendario Per le funzionalità di questa versione del software l'unica cosa che interessante del calendario in questo ambito è che ad ogni mese sono associate le fioriture del mese presenti nell'erbario In previsione di sviluppi futuri del codice e per comodità di sviluppo si è ritenuto opportuno creare anche un calendario

33 Come funziona il codice 1 Crea un'arnia Crea una colonia Crea un modello 4 Crea un registro

34 Come funziona il codice 1 1 Crea un'arnia Numero max telai nido Numero max telai melario Numero di celle per telaio da nido Distanza tra telai del nido Distanza tra telai del melario Quantità media di miele nel melario pieno Peso favi da nido Quantità media di miele per cella da nido e da melario Peso favi da melario Peso opercoli Presenza di escludi regina Per sviluppi futuri

35 Come funziona il codice 1 2 Crea una colonia Nutrici Tipo di api Scorte miele nido Scorte miele melario Scorte polline Costruttrici Guardiane Bottinatrici Fuchi Regina/e Età della regina/e

36 Come funziona il codice 1 2 Uova Operaie Crea una colonia Tipo di arnia Larve Giovani Operaie Larve Anziane Operaie Pupe Operaie Uova Fuchi Telai coperti Telai presenti Telai costruiti Melari Larve Giovani Fuchi Pupe Fuchi Uova Regina Larve Giovani Regina Larve Anziane Regina Pupe Regina

37 Come funziona il codice 1 3 Crea un modello Colonia Anno di inizio simulazione Giorno di inizio simulazione Durata simulazione Calendario Ambiente Registro Intervallo interazione Modalità interattiva

38 Come funziona il codice 1 3 Crea un registro Un registro che salverà in un file di testo tutte le variabili interessanti ogni giorno.

39 Come funziona il codice 2 Per ogni giorno di simulazione richiesto viene ripetuta l'operazione Nuovo Giorno

40 Come funziona il codice 2 Nuovo Giorno Viene definito il periodo di blocco covata Viene definito il periodo di allungamento della vita delle operaie Vengono calcolate le risorse di nutrimento del mese Se nel periodo di bottinaggio, avviene la raccolta delle sostanze Evolvono le api nei vari stadi In base al numero di api vengono consumate le risorse Se nel periodo di costruzione, vengono costruiti favi Vengono salvati i dati nel registro Se è il giorno di interazione, si ha l'interazione con l'utente

41 Come funziona il codice 2 Nuovo Giorno Interazione con l'utente Vengono riepilogati alcuni dati fondamentali, (come il giorno in cui siamo). Si apre una shell a riga di comando.

42 Come funziona il codice 2 Nuovo Giorno Interazione con l'utente Aggiungi telai Principali operazioni tramite shell Numero di telai da aggiungere

43 Come funziona il codice 2 Nuovo Giorno Interazione con l'utente Rimuovi telaio Miele Polline Principali operazioni tramite shell Quantità rimosse di: Covata (divisa per categorie) Telaio costruito? Ovviamente se il telaio non è costruito cambierà soltanto il numero di telai presenti

44 Come funziona il codice 2 Nuovo Giorno Interazione con l'utente Principali operazioni tramite shell Tutte le operazioni compiute in Nuovo Giorno e le sotto-operazioni implicate

45 Come funziona il codice 2 Nuovo Giorno Interazione con l'utente Principali operazioni tramite shell Grazie alla shell si può comunque interagire con tutte le variabili. Per esempio si può simulare un saccheggio variando la quantità di scorte disponibile e/o la quantità di api. Nella versione con interfaccia grafica saranno implementate alcune di queste condizioni particolari.

46 Come funziona il codice 2 Nuovo Giorno Interazione con l'utente Principali operazioni tramite shell Per chiudere la shell digitare quit e premere invio

47 Come funziona il codice 3 Al termine dell' operazione Nuovo Giorno tutti i dati presenti nel registro vengono salvati in 2 file di testo. Un file conterrà i dati dell'ultima simulazione effettuata, l'altro conterrà i dati di tutte le simulazioni effettuate (a meno di cancellare manualmente il file)

48 Come funziona il codice 4 Viene visualizzato e salvato il grafico relativo ai parametri desiderati. Attenzione: Se non si cambia il nome del file ogni volta, il grafico verrà sovrascritto Se si manipola il grafico durante la visualizzazione, va salvata manualmente la nuova versione del grafico

49 Esempio