-
Notifications
You must be signed in to change notification settings - Fork 0
Expand file tree
/
Copy pathglobal_Optimisation.html
More file actions
1001 lines (838 loc) · 43.7 KB
/
global_Optimisation.html
File metadata and controls
1001 lines (838 loc) · 43.7 KB
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
474
475
476
477
478
479
480
481
482
483
484
485
486
487
488
489
490
491
492
493
494
495
496
497
498
499
500
501
502
503
504
505
506
507
508
509
510
511
512
513
514
515
516
517
518
519
520
521
522
523
524
525
526
527
528
529
530
531
532
533
534
535
536
537
538
539
540
541
542
543
544
545
546
547
548
549
550
551
552
553
554
555
556
557
558
559
560
561
562
563
564
565
566
567
568
569
570
571
572
573
574
575
576
577
578
579
580
581
582
583
584
585
586
587
588
589
590
591
592
593
594
595
596
597
598
599
600
601
602
603
604
605
606
607
608
609
610
611
612
613
614
615
616
617
618
619
620
621
622
623
624
625
626
627
628
629
630
631
632
633
634
635
636
637
638
639
640
641
642
643
644
645
646
647
648
649
650
651
652
653
654
655
656
657
658
659
660
661
662
663
664
665
666
667
668
669
670
671
672
673
674
675
676
677
678
679
680
681
682
683
684
685
686
687
688
689
690
691
692
693
694
695
696
697
698
699
700
701
702
703
704
705
706
707
708
709
710
711
712
713
714
715
716
717
718
719
720
721
722
723
724
725
726
727
728
729
730
731
732
733
734
735
736
737
738
739
740
741
742
743
744
745
746
747
748
749
750
751
752
753
754
755
756
757
758
759
760
761
762
763
764
765
766
767
768
769
770
771
772
773
774
775
776
777
778
779
780
781
782
783
784
785
786
787
788
789
790
791
792
793
794
795
796
797
798
799
800
801
802
803
804
805
806
807
808
809
810
811
812
813
814
815
816
817
818
819
820
821
822
823
824
825
826
827
828
829
830
831
832
833
834
835
836
837
838
839
840
841
842
843
844
845
846
847
848
849
850
851
852
853
854
855
856
857
858
859
860
861
862
863
864
865
866
867
868
869
870
871
872
873
874
875
876
877
878
879
880
881
882
883
884
885
886
887
888
889
890
891
892
893
894
895
896
897
898
899
900
901
902
903
904
905
906
907
908
909
910
911
912
913
914
915
916
917
918
919
920
921
922
923
924
925
926
927
928
929
930
931
932
933
934
935
936
937
938
939
940
941
942
943
944
945
946
947
948
949
950
951
952
953
954
955
956
957
958
959
960
961
962
963
964
965
966
967
968
969
970
971
972
973
974
975
976
977
978
979
980
981
982
983
984
985
986
987
988
989
990
991
992
993
994
995
996
997
998
999
1000
<!DOCTYPE html>
<html lang="uk">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
<title>3D Global Optimization Simulator (Ultimate Edition)</title>
<script async src="https://unpkg.com/es-module-shims@1.6.3/dist/es-module-shims.js"></script>
<script type="importmap">
{
"imports": {
"three": "https://unpkg.com/three@0.150.0/build/three.module.js",
"three/addons/": "https://unpkg.com/three@0.150.0/examples/jsm/"
}
}
</script>
<script>
window.MathJax = {
tex: { inlineMath: [['$', '$'], ['\\(', '\\)']] }
};
</script>
<script src="https://cdn.jsdelivr.net/npm/mathjax@3/es5/tex-mml-chtml.js" async></script>
<style>
:root {
--bg: #121212; --panel: #1e1e1e; --accent: #2196f3;
--text: #e0e0e0; --danger: #e74c3c; --success: #2ecc71;
--warning: #f1c40f; --info: #9b59b6;
}
body {
font-family: 'Segoe UI', Roboto, Helvetica, sans-serif; margin: 0;
background-color: var(--bg); color: var(--text);
overflow: hidden; display: flex; height: 100vh;
}
/* --- SIDEBAR --- */
#sidebar {
width: 400px; background: var(--panel);
display: flex; flex-direction: column;
box-shadow: 4px 0 15px rgba(0,0,0,0.6); z-index: 10;
border-right: 1px solid #333;
}
.scroll-area { flex: 1; overflow-y: auto; padding: 15px; }
.fixed-bottom { padding: 15px; background: #181818; border-top: 1px solid #333; }
h2 { margin: 0 0 10px 0; font-size: 1.1rem; color: var(--accent); text-transform: uppercase; border-bottom: 2px solid #333; padding-bottom: 5px; }
h3 { margin: 15px 0 5px 0; font-size: 0.95rem; color: #ccc; border-left: 3px solid var(--accent); padding-left: 8px; background: rgba(255,255,255,0.05); }
.control-group { margin-bottom: 12px; }
label { font-size: 0.85rem; display: flex; justify-content: space-between; margin-bottom: 2px; color: #aaa; align-items: center; }
input[type="number"], select {
background: #2c2c2c; border: 1px solid #444; color: white;
border-radius: 4px; padding: 3px 6px; width: 70px; text-align: right;
}
select { width: 100%; margin-bottom: 5px; }
input[type="range"] { width: 100%; margin: 5px 0; accent-color: var(--accent); cursor: pointer; }
/* Method Tabs */
.method-tabs { display: flex; gap: 2px; margin-bottom: 15px; background: #111; padding: 3px; border-radius: 6px; }
.tab-btn {
flex: 1; padding: 10px; background: transparent; border: none; color: #666;
cursor: pointer; font-weight: bold; font-size: 0.8rem; border-radius: 4px;
transition: 0.2s;
}
.tab-btn.active { background: var(--accent); color: white; box-shadow: 0 2px 5px rgba(0,0,0,0.3); }
.tab-btn:hover:not(.active) { background: #333; color: #ddd; }
.settings-panel { display: none; }
.settings-panel.active { display: block; animation: fadeIn 0.3s; }
/* Buttons */
.btn-row { display: flex; gap: 8px; margin-top: 5px; }
.btn {
flex: 1; border: none; border-radius: 4px; cursor: pointer;
font-weight: bold; text-transform: uppercase; padding: 10px 0;
color: white; font-size: 0.75rem; transition: all 0.2s;
box-shadow: 0 2px 4px rgba(0,0,0,0.3);
}
.btn-primary { background: var(--accent); }
.btn-danger { background: var(--danger); }
.btn-theory { background: var(--warning); color: #222; }
.btn:hover { filter: brightness(1.15); transform: translateY(-1px); }
.btn:active { transform: translateY(1px); }
.btn:disabled { background: #333; color: #666; cursor: not-allowed; transform: none; }
/* Legend */
.legend-box { background: rgba(0,0,0,0.3); padding: 8px; border-radius: 4px; margin-top: 10px; border: 1px solid #333; }
.legend-item { display: flex; align-items: center; gap: 10px; font-size: 0.8rem; margin-top: 4px; color: #ccc; }
.dot { width: 12px; height: 12px; border-radius: 50%; display: inline-block; box-shadow: 0 0 3px rgba(0,0,0,0.5); border: 1px solid rgba(255,255,255,0.2); }
/* 3D Canvas */
#scene-container { flex: 1; position: relative; background: #000; overflow: hidden; }
#info-overlay {
position: absolute; top: 15px; left: 15px; pointer-events: none;
color: rgba(255,255,255,0.7); font-family: 'Consolas', monospace; font-size: 0.9rem;
background: rgba(0,0,0,0.6); padding: 12px; border-radius: 6px; backdrop-filter: blur(4px);
border: 1px solid rgba(255,255,255,0.1);
}
.val-highlight { color: var(--success); font-weight: bold; font-size: 1.1em; }
/* Modal (Theory) */
.modal-overlay {
display: none; position: fixed; top: 0; left: 0; width: 100%; height: 100%;
background: rgba(0, 0, 0, 0.85); z-index: 2000;
justify-content: center; align-items: center; backdrop-filter: blur(5px);
}
.modal-content {
background: #1e1e1e; width: 85%; max-width: 900px; max-height: 90vh;
border-radius: 8px; border: 1px solid #444; display: flex; flex-direction: column;
box-shadow: 0 20px 50px rgba(0,0,0,0.8);
}
.modal-header {
padding: 15px 25px; border-bottom: 1px solid #333; display: flex; justify-content: space-between; align-items: center; background: #252525;
}
.modal-title { font-size: 1.2rem; color: var(--warning); font-weight: bold; }
.close-btn { background: none; border: none; color: #888; font-size: 1.8rem; cursor: pointer; transition: 0.2s; }
.close-btn:hover { color: white; }
.modal-body { padding: 30px; overflow-y: auto; color: #ddd; line-height: 1.7; font-size: 1rem; }
.math-block { background: rgba(0,0,0,0.3); padding: 15px; text-align: center; margin: 20px 0; border-radius: 6px; border: 1px solid #333; }
.concept-box { border-left: 4px solid var(--accent); background: rgba(33, 150, 243, 0.1); padding: 15px; margin: 15px 0; }
strong { color: white; }
@keyframes fadeIn { from { opacity: 0; transform: translateY(-5px); } to { opacity: 1; transform: translateY(0); } }
</style>
</head>
<body>
<div id="sidebar">
<div class="scroll-area">
<h2>Глобальна Оптимізація</h2>
<h3>1. Метод (Алгоритм)</h3>
<div class="method-tabs">
<button class="tab-btn active" onclick="setMethod('pso')" id="btn-pso">Рій (PSO)</button>
<button class="tab-btn" onclick="setMethod('sa')" id="btn-sa">Відпал (SA)</button>
<button class="tab-btn" onclick="setMethod('ga')" id="btn-ga">Генетичний (GA)</button>
</div>
<div id="settings-pso" class="settings-panel active">
<div class="control-group">
<label>Кількість частинок (N): <input type="number" id="psoParticles" value="50" min="5" max="500"></label>
</div>
<div class="control-group">
<label>Інерція (w): <span id="val-psoInertia">0.70</span></label>
<input type="range" id="psoInertia" min="0" max="1.2" step="0.01" value="0.7" oninput="updateLabel(this)">
<small style="color:#666">Вплив попередньої швидкості</small>
</div>
<div class="control-group">
<label>Когнітивний (c1): <span id="val-psoC1">1.4</span></label>
<input type="range" id="psoC1" min="0" max="4" step="0.1" value="1.4" oninput="updateLabel(this)">
<small style="color:#666">Тяга до власного кращого (pBest)</small>
</div>
<div class="control-group">
<label>Соціальний (c2): <span id="val-psoC2">1.4</span></label>
<input type="range" id="psoC2" min="0" max="4" step="0.1" value="1.4" oninput="updateLabel(this)">
<small style="color:#666">Тяга до лідера зграї (gBest)</small>
</div>
<div class="legend-box">
<div class="legend-item"><span class="dot" style="background:#2196f3; box-shadow: 0 0 5px #2196f3;"></span> Частинка</div>
<div class="legend-item"><span class="dot" style="background:rgba(255, 0, 255, 0.5); border-radius:0; width:15px; height:4px;"></span> Рівень найкращого</div>
</div>
</div>
<div id="settings-sa" class="settings-panel">
<div class="control-group">
<label>Початкова Температура (T): <input type="number" id="saTemp" value="1000" min="10" max="5000"></label>
</div>
<div class="control-group">
<label>Коеф. охолодження (Alpha): <span id="val-saCooling">0.99</span></label>
<input type="range" id="saCooling" min="0.800" max="0.999" step="0.001" value="0.99" oninput="updateLabel(this)">
<small style="color:#666">Чим ближче до 1, тим повільніше холоне</small>
</div>
<div class="control-group">
<label>Розмір кроку: <span id="val-saStep">1.5</span></label>
<input type="range" id="saStep" min="0.1" max="5.0" step="0.1" value="1.5" oninput="updateLabel(this)">
</div>
<div class="legend-box">
<div class="legend-item"><span class="dot" style="background:#ff9800;"></span> Поточний стан</div>
<div class="legend-item"><span class="dot" style="background:#2ecc71; box-shadow: 0 0 8px #2ecc71;"></span> Найкращий знайдений</div>
<div class="legend-item"><span class="dot" style="background:rgba(255, 0, 255, 0.5); border-radius:0; width:15px; height:4px;"></span> Рівень найкращого</div>
</div>
</div>
<div id="settings-ga" class="settings-panel">
<div class="control-group">
<label>Розмір популяції: <input type="number" id="gaPopSize" value="60" min="10" max="300"></label>
</div>
<div class="control-group">
<label>Шанс мутації: <span id="val-gaMutation">0.3</span></label>
<input type="range" id="gaMutation" min="0" max="1" step="0.05" value="0.3" oninput="updateLabel(this)">
</div>
<div class="control-group">
<label>Сила мутації: <span id="val-gaMutPower">4</span></label>
<input type="range" id="gaMutPower" min="0.1" max="6" step="0.1" value="4" oninput="updateLabel(this)">
</div>
<div class="control-group">
<label>Розмір турніру (Selection): <input type="number" id="gaTournament" value="4" min="2" max="10"></label>
</div>
<div class="control-group">
<label>Елітаризм (Зберегти найкращих): <input type="number" id="gaElites" value="2" min="0" max="10"></label>
</div>
<div class="legend-box">
<div class="legend-item"><span class="dot" style="background:#2ecc71;"></span> <b>Еліта</b> (Виживають)</div>
<div class="legend-item"><span class="dot" style="background:#f1c40f;"></span> <b>Стандарт</b></div>
<div class="legend-item"><span class="dot" style="background:#e74c3c;"></span> <b>Гірші</b> (В зоні ризику)</div>
<hr style="border:0; border-top:1px solid #444; margin:5px 0;">
<div class="legend-item"><span class="dot" style="background:rgba(255, 0, 255, 0.5); border-radius:0; width:15px; height:4px;"></span> Рівень рекорду (Best)</div>
<div class="legend-item"><span class="dot" style="background:rgba(255, 0, 0, 0.4); border-radius:0; width:15px; height:4px;"></span> <b>Рівень виживання</b></div>
</div>
</div>
<h3>2. Функція (Ландшафт)</h3>
<select id="funcSelect" onchange="changeFunction()">
<option value="random">1. Випадковий Ландшафт (Spline)</option>
<option value="complex">2. Складна (Rastrigin Modified)</option>
<option value="ackley">3. Ackley (Багато локальних мінімумів)</option>
</select>
<h3>3. Контроль Часу</h3>
<div class="control-group">
<label>Швидкість (Slow <-> Fast)</label>
<input type="range" id="simSpeed" min="1" max="20" value="10" oninput="updateLabel(this)">
<span id="val-simSpeed" style="display:none"></span>
</div>
<div class="control-group">
<label>Масштаб Висоти (Visual):</label>
<input type="range" id="vScaleSlider" min="0.1" max="3.0" step="0.1" value="0.5" oninput="updateVisualScale()">
</div>
</div>
<div class="fixed-bottom">
<div style="margin-bottom: 10px; font-size: 0.8rem; color: #888; display: flex; justify-content: space-between;">
<span>Статус: <b id="status-text" style="color: white;">ГОТОВО</b></span>
<span>Режим: <b id="mode-text" style="color: var(--accent);">АВТО</b></span>
</div>
<div class="btn-row">
<button class="btn btn-theory" onclick="openModal()">📖 Теорія</button>
<button class="btn btn-primary" onclick="togglePlay()" id="btn-play">Pause</button>
<button class="btn btn-primary" style="background: #444;" onclick="step()" id="btn-step" disabled>Step</button>
<button class="btn btn-danger" onclick="resetSim()">Reset</button>
</div>
</div>
</div>
<div id="scene-container">
<div id="info-overlay">
<div><b>Global Best (Z):</b> <span id="gbest-val" class="val-highlight">--</span></div>
<div style="font-size: 0.8em; color: #aaa; margin-top: 5px;">ЛКМ: Обертання | ПКМ: Зміщення | Колесо: Зум</div>
</div>
</div>
<div id="theoryModal" class="modal-overlay">
<div class="modal-content">
<div class="modal-header">
<div class="modal-title">Теорія Глобальної Оптимізації</div>
<button class="close-btn" onclick="closeModal()">×</button>
</div>
<div class="modal-body">
<div class="concept-box">
<p><b>Глобальна оптимізація</b> — це пошук "найглибшої ями" (глобального мінімуму) на складній поверхні, яка має багато "фальшивих ям" (локальних мінімумів). Класичні методи (градієнтний спуск) часто застрягають у найближчій ямі. Еволюційні та ройові методи намагаються дослідити всю поверхню.</p>
</div>
<h3>1. Метод Рою Частинок (PSO - Particle Swarm Optimization)</h3>
<p>Цей метод натхненний соціальною поведінкою зграй птахів або косяків риб. Ми запускаємо "рій" частинок, які літають над ландшафтом.</p>
<ul>
<li>Кожна частинка пам'ятає своє особисте найкраще знайдене місце ($p_{best}$).</li>
<li>Всі частинки знають глобальне найкраще місце, знайдене будь-ким із зграї ($g_{best}$).</li>
<li>Швидкість частинки коригується на кожному кроці, притягуючись до цих двох точок.</li>
</ul>
<div class="math-block">
$$ v_{t+1} = w \cdot v_{t} + c_1 r_1 (p_{best} - x_{t}) + c_2 r_2 (g_{best} - x_{t}) $$
$$ x_{t+1} = x_{t} + v_{t+1} $$
</div>
<p>Де $w$ — <b>інерція</b> (як важко птаху змінити курс), $c_1$ — <b>когнітивний коефіцієнт</b> (довіра собі), $c_2$ — <b>соціальний коефіцієнт</b> (довіра зграї).</p>
<h3>2. Імітація Відпалу (SA - Simulated Annealing)</h3>
<p>Метод натхненний процесом відпалу в металургії. Коли метал гарячий, атоми рухаються хаотично (висока енергія). Коли він холоне, атоми шикуються в кристалічну решітку (мінімум енергії).</p>
<ul>
<li>Агент блукає випадково.</li>
<li>Якщо він знаходить кращу точку — переходить туди.</li>
<li>Якщо він знаходить <b>гіршу</b> точку — він все одно може туди перейти, але з ймовірністю $P$, яка залежить від температури $T$.</li>
</ul>
<div class="math-block">
$$ P = \exp\left( \frac{-\Delta E}{T} \right) $$
</div>
<p>Спочатку $T$ висока (ми можемо вистрибнути з будь-якої ями), потім $T$ падає (ми осідаємо на дні).</p>
<h3>3. Генетичний Алгоритм (GA)</h3>
<p>Симуляція природного відбору Дарвіна. У нас є популяція рішень ("хромосом").</p>
<ul>
<li><b>Селекція (Selection):</b> Обираємо батьків. Кращі рішення мають більше шансів стати батьками (використовується "турнірний відбір").</li>
<li><b>Кросинговер (Crossover):</b> Батьки обмінюються координатами, створюючи нащадка (суміш властивостей).</li>
<li><b>Мутація (Mutation):</b> Випадкова зміна координат нащадка. Це додає різноманіття і дозволяє знаходити нові області.</li>
<li><b>Елітаризм:</b> Найкращі особини автоматично переносяться в наступне покоління.</li>
<li><b>Рівень виживання:</b> Особини, що знаходяться "вище" (на графіку) певної межі, вважаються слабкими і замінюються.</li>
</ul>
</div>
</div>
</div>
<script type="module">
import * as THREE from 'three';
import { OrbitControls } from 'three/addons/controls/OrbitControls.js';
// === GLOBAL CONFIGURATION ===
const STATE = {
method: 'pso',
func: 'random',
isAuto: true,
isPlaying: true,
visualScale: 0.5,
range: 6, // Simulation boundary [-6, 6]
maxStepsPerFrame: 1
};
// === THREE.JS VARIABLES ===
let scene, camera, renderer, controls;
let surfaceMesh, wireframeMesh;
let bestPlane; // Shows the best Z found (Magenta)
let survivalPlane; // Shows the "cutoff" Z for GA (Red)
let markers = []; // Agent visuals
let bestMarker; // Specifically for SA/Single best visualization
let gBestVal = Infinity; // Global best value (Z height)
let survivalZ = Infinity; // For GA visuals
// === ALGORITHM DATA ===
let particles = []; // PSO Data
let saState = {}; // SA Data
let gaPop = []; // GA Data
let randomHills = []; // Random Landscape Data
// ==========================================
// 1. MATH & LANDSCAPE FUNCTIONS
// ==========================================
function calculateSpline(points) {
const n = points.length - 1;
const a = [], b = [], c = [], d = [], h = [], alpha = [];
const l = [], mu = [], z = [];
for (let i = 0; i < n; i++) h[i] = points[i + 1].p - points[i].p;
for (let i = 1; i < n; i++) {
alpha[i] = (3 / h[i]) * (points[i + 1].val - points[i].val) - (3 / h[i - 1]) * (points[i].val - points[i - 1].val);
}
l[0] = 1; mu[0] = 0; z[0] = 0;
for (let i = 1; i < n; i++) {
l[i] = 2 * (points[i + 1].p - points[i - 1].p) - h[i - 1] * mu[i - 1];
mu[i] = h[i] / l[i];
z[i] = (alpha[i] - h[i - 1] * z[i - 1]) / l[i];
}
l[n] = 1; z[n] = 0; c[n] = 0;
for (let j = n - 1; j >= 0; j--) {
c[j] = z[j] - mu[j] * c[j + 1];
b[j] = (points[j + 1].val - points[j].val) / h[j] - h[j] * (c[j + 1] + 2 * c[j]) / 3;
d[j] = (c[j + 1] - c[j]) / (3 * h[j]);
a[j] = points[j].val;
}
let coeffs = [];
for (let i = 0; i < n; i++) {
coeffs.push({ a: a[i], b: b[i], c: c[i], d: d[i], x: points[i].p });
}
return coeffs;
}
function evaluateSpline(t, coeffs) {
if (!coeffs) return 0;
let seg = 0;
for (let i = 0; i < coeffs.length; i++) {
if (t >= coeffs[i].x) seg = i;
}
const { a, b, c, d, x } = coeffs[seg];
const dx = t - x;
return a + b * dx + c * dx * dx + d * dx * dx * dx;
}
function generateSplineData() {
randomHills = [];
const numHills = 25; // Кількість пагорбів
for(let i=0; i < numHills; i++) {
randomHills.push({
x: (Math.random() * 12) - 6, // Випадкова позиція X від -6 до 6
y: (Math.random() * 12) - 6, // Випадкова позиція Y від -6 до 6
h: (Math.random() - 0.5) * 8, // Висота (може бути яма, якщо від'ємна)
s: 0.5 + Math.random() * 1.5 // Ширина ("товщина") пагорба
});
}
}
const Functions = {
complex: (x, y) => {
const z = (x*x + y*y)/20 - Math.cos(x)*Math.cos(y) + Math.sin(x*x/10 + y*y/10);
return z * 2;
},
ackley: (x, y) => {
const part1 = -20 * Math.exp(-0.2 * Math.sqrt(0.5 * (x*x + y*y)));
const part2 = -Math.exp(0.5 * (Math.cos(2*Math.PI*x) + Math.cos(2*Math.PI*y)));
return (part1 + part2 + 20 + Math.E) * 0.4 - 2;
},
random: (x, y) => {
let z = 0;
// Проходимо по всіх згенерованих пагорбах
for (let hill of randomHills) {
// Рахуємо відстань від точки (x,y) до центру пагорба
const dx = x - hill.x;
const dy = y - hill.y;
const distSq = dx*dx + dy*dy;
// Формула Гауса (дзвін): висота * exp(-відстань / ширину)
z += hill.h * Math.exp(-distSq / hill.s);
}
return z;
}
};
function getZ(x, y) {
return Functions[STATE.func](x, y);
}
// ==========================================
// 2. THREE.JS SCENE SETUP
// ==========================================
function initThree() {
const container = document.getElementById('scene-container');
scene = new THREE.Scene();
scene.background = new THREE.Color(0x050505);
scene.fog = new THREE.Fog(0x050505, 10, 50);
// Camera
camera = new THREE.PerspectiveCamera(45, container.clientWidth / container.clientHeight, 0.1, 100);
camera.position.set(12, 10, 12);
// Renderer
renderer = new THREE.WebGLRenderer({ antialias: true, alpha: true });
renderer.setSize(container.clientWidth, container.clientHeight);
renderer.setPixelRatio(window.devicePixelRatio);
container.appendChild(renderer.domElement);
// Controls
controls = new OrbitControls(camera, renderer.domElement);
controls.enableDamping = true;
controls.dampingFactor = 0.05;
// Lighting
const ambLight = new THREE.AmbientLight(0xffffff, 0.4);
scene.add(ambLight);
const dirLight = new THREE.DirectionalLight(0xffffff, 0.8);
dirLight.position.set(10, 20, 10);
scene.add(dirLight);
const pointLight = new THREE.PointLight(0x2196f3, 0.5, 20);
pointLight.position.set(0, 5, 0);
scene.add(pointLight);
// Grid
const grid = new THREE.GridHelper(30, 30, 0x333333, 0x111111);
grid.position.y = -3;
scene.add(grid);
// Resize
window.addEventListener('resize', () => {
camera.aspect = container.clientWidth / container.clientHeight;
camera.updateProjectionMatrix();
renderer.setSize(container.clientWidth, container.clientHeight);
});
// 1. BEST Plane (Purple - Record)
const tGeo = new THREE.PlaneGeometry(12.5, 12.5);
const tMat = new THREE.MeshBasicMaterial({
color: 0xff00ff,
transparent: true,
opacity: 0.15,
side: THREE.DoubleSide,
depthWrite: false
});
bestPlane = new THREE.Mesh(tGeo, tMat);
bestPlane.rotation.x = -Math.PI/2;
bestPlane.visible = false;
scene.add(bestPlane);
// 2. SURVIVAL Plane (Red - GA cutoff)
const sMat = new THREE.MeshBasicMaterial({
color: 0xff0000,
transparent: true,
opacity: 0.15,
side: THREE.DoubleSide,
depthWrite: false
});
survivalPlane = new THREE.Mesh(tGeo, sMat);
survivalPlane.rotation.x = -Math.PI/2;
survivalPlane.visible = false;
scene.add(survivalPlane);
}
function drawSurface() {
if(surfaceMesh) {
scene.remove(surfaceMesh);
scene.remove(wireframeMesh);
surfaceMesh.geometry.dispose();
wireframeMesh.geometry.dispose();
}
const segments = 100;
const range = STATE.range; // 6
const geo = new THREE.PlaneGeometry(range*2, range*2, segments, segments);
const pos = geo.attributes.position;
const colors = [];
// Colors for gradient (Height map)
const cLow = new THREE.Color(0x000033);
const cMid = new THREE.Color(0x2196f3);
const cHigh = new THREE.Color(0xffffff);
let minZ = Infinity, maxZ = -Infinity;
// 1. Calculate Z and Find Min/Max
for(let i=0; i < pos.count; i++) {
const x = pos.getX(i);
const y = -pos.getY(i);
const z = getZ(x, y);
pos.setZ(i, z * STATE.visualScale);
if(z < minZ) minZ = z;
if(z > maxZ) maxZ = z;
}
geo.computeVertexNormals();
// 2. Colorize
for(let i=0; i < pos.count; i++) {
const zRaw = pos.getZ(i) / STATE.visualScale;
let t = (zRaw - minZ) / (maxZ - minZ + 0.0001);
const c = new THREE.Color();
if(t < 0.5) c.lerpColors(cLow, cMid, t*2);
else c.lerpColors(cMid, cHigh, (t-0.5)*2);
colors.push(c.r, c.g, c.b);
}
geo.setAttribute('color', new THREE.Float32BufferAttribute(colors, 3));
// Material
const mat = new THREE.MeshStandardMaterial({
vertexColors: true,
roughness: 0.3,
metalness: 0.1,
side: THREE.DoubleSide,
transparent: true,
opacity: 0.75
});
surfaceMesh = new THREE.Mesh(geo, mat);
surfaceMesh.rotation.x = -Math.PI / 2;
scene.add(surfaceMesh);
// Wireframe Overlay
const wireMat = new THREE.MeshBasicMaterial({ color: 0x88ccff, wireframe: true, transparent: true, opacity: 0.08 });
wireframeMesh = new THREE.Mesh(geo, wireMat);
wireframeMesh.rotation.x = -Math.PI / 2;
scene.add(wireframeMesh);
}
// ==========================================
// 3. OPTIMIZATION ALGORITHMS
// ==========================================
function resetSim() {
gBestVal = Infinity;
survivalZ = Infinity;
document.getElementById('gbest-val').innerText = "--";
// Remove markers
markers.forEach(m => scene.remove(m));
markers = [];
if(bestMarker) { scene.remove(bestMarker); bestMarker = null; }
// Reset Planes
bestPlane.visible = true;
bestPlane.position.y = 5;
// Survival plane only for GA
survivalPlane.visible = (STATE.method === 'ga');
survivalPlane.position.y = 6;
if(STATE.method === 'pso') initPSO();
else if(STATE.method === 'sa') initSA();
else if(STATE.method === 'ga') initGA();
updateControlsState();
}
// --- PSO ---
function initPSO() {
const n = parseInt(document.getElementById('psoParticles').value);
particles = [];
const sphereGeo = new THREE.SphereGeometry(0.12, 16, 16);
const sphereMat = new THREE.MeshStandardMaterial({ color: 0x2196f3, emissive: 0x002244 });
for(let i=0; i<n; i++) {
const x = (Math.random()*2 - 1) * STATE.range;
const y = (Math.random()*2 - 1) * STATE.range;
const val = getZ(x,y);
const p = {
x: x, y: y,
vx: (Math.random()-0.5), vy: (Math.random()-0.5),
pBestX: x, pBestY: y, pBestVal: val,
val: val
};
particles.push(p);
const mesh = new THREE.Mesh(sphereGeo, sphereMat);
mesh.position.set(x, val * STATE.visualScale, y);
scene.add(mesh);
markers.push(mesh);
}
// Find initial global best
if(particles.length > 0) {
particles.gBestVal = Infinity;
particles.forEach(p => {
if(p.val < particles.gBestVal) {
particles.gBestVal = p.val;
particles.gBestX = p.x;
particles.gBestY = p.y;
}
});
gBestVal = particles.gBestVal;
}
}
function updatePSO() {
const w = parseFloat(document.getElementById('psoInertia').value);
const c1 = parseFloat(document.getElementById('psoC1').value);
const c2 = parseFloat(document.getElementById('psoC2').value);
const rLimit = STATE.range;
particles.forEach((p, idx) => {
const r1 = Math.random();
const r2 = Math.random();
p.vx = w * p.vx + c1 * r1 * (p.pBestX - p.x) + c2 * r2 * (particles.gBestX - p.x);
p.vy = w * p.vy + c1 * r1 * (p.pBestY - p.y) + c2 * r2 * (particles.gBestY - p.y);
const maxV = 2.0;
p.vx = Math.max(-maxV, Math.min(maxV, p.vx));
p.vy = Math.max(-maxV, Math.min(maxV, p.vy));
p.x += p.vx * 0.1;
p.y += p.vy * 0.1;
if(p.x < -rLimit) { p.x = -rLimit; p.vx *= -0.5; }
if(p.x > rLimit) { p.x = rLimit; p.vx *= -0.5; }
if(p.y < -rLimit) { p.y = -rLimit; p.vy *= -0.5; }
if(p.y > rLimit) { p.y = rLimit; p.vy *= -0.5; }
p.val = getZ(p.x, p.y);
if(p.val < p.pBestVal) {
p.pBestVal = p.val;
p.pBestX = p.x;
p.pBestY = p.y;
}
if(p.val < particles.gBestVal) {
particles.gBestVal = p.val;
particles.gBestX = p.x;
particles.gBestY = p.y;
}
markers[idx].position.set(p.x, p.val * STATE.visualScale, p.y);
});
gBestVal = particles.gBestVal;
}
// --- SA ---
function initSA() {
const temp = parseFloat(document.getElementById('saTemp').value);
saState = {
x: (Math.random()*2 - 1) * STATE.range,
y: (Math.random()*2 - 1) * STATE.range,
temp: temp,
bestX: 0, bestY: 0, bestVal: Infinity
};
saState.val = getZ(saState.x, saState.y);
saState.bestX = saState.x;
saState.bestY = saState.y;
saState.bestVal = saState.val;
gBestVal = saState.bestVal;
const currentGeo = new THREE.SphereGeometry(0.2, 16, 16);
const currentMat = new THREE.MeshStandardMaterial({ color: 0xff9800, emissive: 0xaa4400 });
const currentMesh = new THREE.Mesh(currentGeo, currentMat);
scene.add(currentMesh);
markers.push(currentMesh);
const bestGeo = new THREE.SphereGeometry(0.2, 16, 16);
const bestMat = new THREE.MeshStandardMaterial({ color: 0x2ecc71, emissive: 0x005500 });
bestMarker = new THREE.Mesh(bestGeo, bestMat);
bestMarker.position.set(saState.bestX, saState.bestVal * STATE.visualScale, saState.bestY);
scene.add(bestMarker);
currentMesh.position.set(saState.x, saState.val * STATE.visualScale, saState.y);
}
function updateSA() {
const cooling = parseFloat(document.getElementById('saCooling').value);
const stepSize = parseFloat(document.getElementById('saStep').value);
const rLimit = STATE.range;
let nx = saState.x + (Math.random()*2 - 1) * stepSize;
let ny = saState.y + (Math.random()*2 - 1) * stepSize;
nx = Math.max(-rLimit, Math.min(rLimit, nx));
ny = Math.max(-rLimit, Math.min(rLimit, ny));
const nVal = getZ(nx, ny);
const delta = nVal - saState.val;
if (delta < 0 || Math.random() < Math.exp(-delta * 10 / (saState.temp * 0.01))) {
saState.x = nx;
saState.y = ny;
saState.val = nVal;
}
if (saState.val < saState.bestVal) {
saState.bestVal = saState.val;
saState.bestX = saState.x;
saState.bestY = saState.y;
bestMarker.position.set(saState.bestX, saState.bestVal * STATE.visualScale, saState.bestY);
}
saState.temp *= cooling;
gBestVal = saState.bestVal;
markers[0].position.set(saState.x, saState.val * STATE.visualScale, saState.y);
}
// --- GA ---
function initGA() {
const n = parseInt(document.getElementById('gaPopSize').value);
gaPop = [];
const sphereGeo = new THREE.SphereGeometry(0.15, 16, 16);
window.gaMats = {
elite: new THREE.MeshStandardMaterial({ color: 0x2ecc71, emissive: 0x004400 }), // Green
norm: new THREE.MeshStandardMaterial({ color: 0xf1c40f }), // Yellow
worst: new THREE.MeshStandardMaterial({ color: 0xe74c3c }) // Red
};
for(let i=0; i<n; i++) {
const x = (Math.random()*2 - 1) * STATE.range;
const y = (Math.random()*2 - 1) * STATE.range;
const val = getZ(x, y);
gaPop.push({ x, y, val, type: 'norm' });
const mesh = new THREE.Mesh(sphereGeo, window.gaMats.norm);
mesh.position.set(x, val * STATE.visualScale, y);
scene.add(mesh);
markers.push(mesh);
}
updateGAVisualsOnly();
}
function updateGAVisualsOnly() {
gaPop.sort((a, b) => a.val - b.val);
gBestVal = gaPop[0].val;
const n = gaPop.length;
const elites = parseInt(document.getElementById('gaElites').value);
// Determing survival/worst threshold
// Let's assume bottom 30% are "Worst" (Red)
const cutoffIndex = Math.floor(n * 0.7);
survivalZ = gaPop[cutoffIndex].val;
gaPop.forEach((ind, i) => {
let m = markers[i];
m.position.set(ind.x, ind.val * STATE.visualScale, ind.y);
if(i < elites) m.material = window.gaMats.elite;
else if (i >= cutoffIndex) m.material = window.gaMats.worst;
else m.material = window.gaMats.norm;
});
}
function updateGA() {
const mutRate = parseFloat(document.getElementById('gaMutation').value);
const mutPower = parseFloat(document.getElementById('gaMutPower').value);
const tournamentSize = parseInt(document.getElementById('gaTournament').value);
const numElites = parseInt(document.getElementById('gaElites').value);
const rLimit = STATE.range;
const popSize = gaPop.length;
gaPop.sort((a, b) => a.val - b.val);
gBestVal = gaPop[0].val;
let newPop = [];
// Elitism
for(let i=0; i<numElites; i++) {
if (i < gaPop.length) {
newPop.push({ ...gaPop[i] });
}
}
function tournament() {
let best = null;
for(let i=0; i<tournamentSize; i++) {
let ind = gaPop[Math.floor(Math.random() * popSize)];
if(!best || ind.val < best.val) best = ind;
}
return best;
}
while(newPop.length < popSize) {
let p1 = tournament();
let p2 = tournament();
let child = {
x: (p1.x + p2.x)/2,
y: (p1.y + p2.y)/2,
};
if(Math.random() < mutRate) {
child.x += (Math.random()*2 - 1) * mutPower;
child.y += (Math.random()*2 - 1) * mutPower;
}
child.x = Math.max(-rLimit, Math.min(rLimit, child.x));
child.y = Math.max(-rLimit, Math.min(rLimit, child.y));
child.val = getZ(child.x, child.y);
newPop.push(child);
}
gaPop = newPop;
updateGAVisualsOnly();
}
// ==========================================
// 4. MAIN LOOP
// ==========================================
function performStep() {
if (STATE.method === 'pso') updatePSO();
else if (STATE.method === 'sa') updateSA();
else if (STATE.method === 'ga') updateGA();
}
let frameCount = 0;
function animate() {
requestAnimationFrame(animate);
controls.update();
if (STATE.isPlaying && STATE.isAuto) {
const speedVal = parseInt(document.getElementById('simSpeed').value);
frameCount++;
let shouldUpdate = false;
let loops = 1;
if (speedVal < 10) {
// Throttling for slow speed
const waitFrames = (10 - speedVal) * 2;
if (frameCount % waitFrames === 0) {
shouldUpdate = true;
loops = 1;
}
} else {
// Multi-step for fast speed
shouldUpdate = true;
loops = (speedVal - 9);
}
if (shouldUpdate) {
for(let k=0; k < loops; k++) {
performStep();
}
}
}
// UI Updates
if(gBestVal !== Infinity && gBestVal !== undefined) {
const el = document.getElementById('gbest-val');
if(el) el.innerText = gBestVal.toFixed(4);
// Move Best Plane
if(bestPlane && bestPlane.visible) {
let targetY = gBestVal * STATE.visualScale;
bestPlane.position.y += (targetY - bestPlane.position.y) * 0.1;
}
// Move Survival Plane (GA only)
if(survivalPlane && survivalPlane.visible && survivalZ !== Infinity) {
let targetY = survivalZ * STATE.visualScale;
// Lerp smooth
survivalPlane.position.y += (targetY - survivalPlane.position.y) * 0.1;
}
}
renderer.render(scene, camera);
}
// ==========================================
// 5. INTERFACE BINDINGS
// ==========================================
window.setMethod = (m) => {
STATE.method = m;
document.querySelectorAll('.tab-btn').forEach(b => b.classList.remove('active'));
document.getElementById('btn-' + m).classList.add('active');
document.querySelectorAll('.settings-panel').forEach(p => p.classList.remove('active'));
document.getElementById('settings-' + m).classList.add('active');
resetSim();
};
window.changeFunction = () => {
STATE.func = document.getElementById('funcSelect').value;
if(STATE.func === 'random') generateSplineData();
drawSurface();
resetSim();
};
window.togglePlay = () => {
STATE.isAuto = !STATE.isAuto;
document.getElementById('mode-text').innerText = STATE.isAuto ? 'АВТО' : 'ПОКРОКОВИЙ';
document.getElementById('btn-play').innerText = STATE.isAuto ? 'PAUSE' : 'PLAY';
document.getElementById('btn-step').disabled = STATE.isAuto;
document.getElementById('status-text').innerText = STATE.isAuto ? 'ПРАЦЮЄ...' : 'ПАУЗА';
};
window.step = () => {
STATE.isAuto = false;
performStep();
};
window.resetSim = resetSim;
window.updateLabel = (el) => {
const label = document.getElementById('val-' + el.id);
if(label) label.innerText = el.value;
};
window.updateVisualScale = () => {
STATE.visualScale = parseFloat(document.getElementById('vScaleSlider').value);
drawSurface();
if(STATE.method === 'pso') {
particles.forEach((p, i) => markers[i].position.y = p.val * STATE.visualScale);
} else if(STATE.method === 'sa') {
markers[0].position.y = saState.val * STATE.visualScale;
if(bestMarker) bestMarker.position.y = saState.bestVal * STATE.visualScale;
} else if(STATE.method === 'ga') {
gaPop.forEach((p, i) => markers[i].position.y = p.val * STATE.visualScale);
}
};
window.updateControlsState = () => {
document.querySelectorAll('input[type="range"]').forEach(input => window.updateLabel(input));
};
window.openModal = () => { document.getElementById('theoryModal').style.display = 'flex'; };
window.closeModal = () => { document.getElementById('theoryModal').style.display = 'none'; };
// ==========================================
// INITIALIZATION
// ==========================================
initThree();
generateSplineData();
drawSurface();
resetSim();
animate();
</script>
</body>