P.A.E.S. (Pulsar Automata Ecosystem Simulation) est une simulation interactive de chaîne alimentaire basée sur un automate cellulaire à grille 2D discrète. Elle s'inscrit dans la lignée du Jeu de la Vie de John Conway (1970) et du modèle Wa-Tor d'A.K. Dewdney (1984).
Trois entités coexistent dans la simulation :
🌿 Herbe — le producteur primaire. Elle se propage sur les cases vides adjacentes selon une probabilité configurable.
🐇 Lapins — les consommateurs primaires (herbivores). Ils se nourrissent d'herbe pour survivre et se reproduisent. Sans herbe, ils meurent de famine.
🦊 Renards — les prédateurs (carnivores). Ils chassent les lapins pour survivre. Sans proie accessible, ils périssent.
Pour éviter l'extinction rapide d'une espèce (problème classique des automates prédateur–proie), le modèle intègre deux mécanismes stabilisants :
1. Chasse probabiliste — Le renard n'attrape pas toujours sa proie. Le paramètre Pchasse (réglable de 0 à 100%) contrôle le taux de réussite. Plus il est bas, plus les lapins ont de chances de survie.
2. Expansion passive — Les lapins peuvent coloniser des cases vides à condition qu'au moins 2 lapins voisins soient présents. Le paramètre Preprod module cette probabilité. Ce mécanisme empêche les lapins de disparaître totalement même quand les renards dominent.
Les oscillations observées dans le graphique correspondent au modèle mathématique de Lotka-Volterra (1926) — consultez l'onglet « Formules » pour les détails.
À chaque tick, les cellules sont évaluées simultanément. L'état suivant de chaque cellule dépend de son état actuel et du nombre de voisins de chaque type dans son voisinage de Moore (N₈).
| Paramètre | Variable | Défaut | Effet |
|---|---|---|---|
| Pousse herbe | Pherbe | 5% | Vitesse de propagation de l'herbe |
| Famine lapin | Pfam_L | 35% | Mortalité du lapin sans herbe |
| Famine renard | Pfam_R | 20% | Mortalité du renard sans proie |
| Réussite chasse | Pchasse | 30% | Prob. capture renard → lapin |
| Expansion lapins | Preprod | 20% | Prob. colonisation case vide |
| Consommation | Pconso | 60% | Prob. qu'un lapin mange l'herbe |
| Surpopulation | Nmax | ≥ 5 | Seuil de voisins lapins → mort |
Les dynamiques de population observées dans P.A.E.S. s'apparentent au modèle mathématique de Lotka-Volterra, formulé indépendamment par Alfred Lotka (1925) et Vito Volterra (1926).
Dans notre automate cellulaire, ces équations continues sont approximées par des règles stochastiques discrètes sur chaque cellule :
La fonction de transition f évalue le nombre de voisins de chaque type et applique les probabilités configurées. À chaque tick, toutes les cellules sont évaluées simultanément (mise à jour synchrone via double buffering).
Bien que P.A.E.S. soit une simulation simplifiée, les automates cellulaires et les modèles dynamiques de type proie-prédateur ont de nombreuses applications concrètes.