Кіріспе
Агенттік негізделген модель (ABM) – жүйенің мінез-құлқын және оның нәтижелерін не басқаратынын түсіну үшін автономды агенттердің (жеке немесе ұжымдық субъектілер, мысалы ұйымдар немесе топтар) әрекеттері мен өзара іс-қимылдарын симуляциялауға арналған есептеу моделі. Ол ойын теориясының, күрделі жүйелердің, пайда болудың, есептеу әлеуметтануының, көп агенттік жүйелердің және эволюциялық бағдарламалаудың элементтерін біріктіреді. Монте-Карло әдістері осы модельдердің стохастикалық сипатын түсіну үшін қолданылады. Әсіресе экологияда ABM жеке негізделген модельдер (IBM) деп те аталады. Жеке негізделген модельдер, агенттік негізделген модельдер және көп агенттік жүйелер туралы соңғы әдебиеттерді шолу ABM-нің биология, экология және әлеуметтік ғылымдар сияқты көптеген ғылыми салаларда қолданылатынын көрсетеді. Агенттік негізделген модельдеу көп агенттік жүйелер немесе көп агенттік симуляция тұжырымдамасымен байланысты, бірақ одан ерекшеленеді, себебі ABM-нің мақсаты – агенттердің қарапайым ережелерді сақтай отырып, ұжымдық мінез-құлқына түсінікті түсінік табу болып табылады, әдетте табиғи жүйелерде, агенттерді жобалау немесе нақты практикалық немесе инженерлік мәселелерді шешу емес. Бұл модельдер бір мезгілде бірнеше агенттердің әрекеттесуін және өзара іс-қимылын симуляциялап, күрделі құбылыстардың пайда болуын қайта құруға және болжауға тырысады. Бұл процесс – пайда болу процесі, оны кейбіреулер «бөліктердің қосындысынан артық» деп түсіндіреді. Яғни, жоғары деңгейдегі жүйелік қасиеттер төменгі деңгейдегі ішкі жүйелердің өзара әрекеттесуінен туындайды. Немесе макро масштабтағы күй өзгерістері микро масштабтағы агенттердің мінез-құлқынан туындайды. Немесе қарапайым мінез-құлық (агенттер ұстанатын ережелерді білдіреді) күрделі мінез-құлықты (жүйе деңгейіндегі күй өзгерісін білдіреді) тудырады. Жеке агенттер әдетте шекті рационалды ретінде сипатталады, олар көбею, экономикалық пайда немесе әлеуметтік мәртебе сияқты өз мүдделері ретінде қабылдағанда, эвристика немесе қарапайым шешім қабылдау ережелерін қолдана отырып әрекет етеді деп есептеледі. ABM агенттері «оқуға», бейімделуге және көбейіске» қабілетті. Көптеген агенттік негізделген модельдер мыналардан тұрады: 1) әртүрлі масштабтарда көрсетілген көптеген агенттер (әдетте агенттік түйіршіктілік деп аталады); 2) шешім қабылдау эвристикасы; 3) оқу ережелері немесе бейімделу процестері; 4) өзара әрекеттесу топологиясы; 5) орта. ABM әдетте компьютерлік симуляция ретінде, жеке бағдарламалық жасақтама ретінде немесе ABM құралдары арқылы жүзеге асырылады, ал бұл бағдарламалық жасақтама жеке мінез-құлықтардың өзгеруі жүйенің жалпы мінез-құлқына қалай әсер ететінін тексеру үшін қолданылады.
An agent based model (ABM) is a computational model for simulating the actions and interactions of autonomous agents (both individual or collective entities such as organizations or groups) in order to understand the behavior of a system and what governs its outcomes. It combines elements of game theory, complex systems, emergence, computational sociology, multi agent systems, and evolutionary programming. Monte Carlo methods are used to understand the stochasticity of these models. Particularly within ecology, ABMs are also called individual based models (IBMs). A review of recent literature on individual based models, agent based models, and multiagent systems shows that ABMs are used in many scientific domains including biology, ecology and social science. Agent based modeling is related to, but distinct from, the concept of multi agent systems or multi agent simulation in that the goal of ABM is to search for explanatory insight into the collective behavior of agents obeying simple rules, typically in natural systems, rather than in designing agents or solving specific practical or engineering problems. that simulate the simultaneous operations and interactions of multiple agents in an attempt to re create and predict the appearance of complex phenomena. The process is one of emergence, which some express as "the whole is greater than the sum of its parts". In other words, higher level system properties emerge from the interactions of lower level subsystems. Or, macro scale state changes emerge from micro scale agent behaviors. Or, simple behaviors (meaning rules followed by agents) generate complex behaviors (meaning state changes at the whole system level). Individual agents are typically characterized as boundedly rational, presumed to be acting in what they perceive as their own interests, such as reproduction, economic benefit, or social status, using heuristics or simple decision making rules. ABM agents may experience "learning", adaptation, and reproduction. Most agent based models are composed of: (1) numerous agents specified at various scales (typically referred to as agent granularity); (2) decision making heuristics; (3) learning rules or adaptive processes; (4) an interaction topology; and (5) an environment. ABMs are typically implemented as computer simulations, either as custom software, or via ABM toolkits, and this software can be then used to test how changes in individual behaviors will affect the system's emerging overall behavior.
Тарих
Агенттік негіздегі модельдеу идеясы 1940 жылдардың соңында салыстырмалы түрде қарапайым ұғым ретінде пайда болды. Ол көп есептеулерді қажет ететін болғандықтан, 1990 жылдарға дейін кеңінен қолданылмады.
Алғашқы дамуы
Агенттік модельдің тарихы көбейтуге қабілетті теориялық машина – Фон Нейман машинасына дейін жетеді. Фон Нейман ұсынған құрылғы өзінің көшірмесін жасау үшін нақты егжей-тегжейлі нұсқауларды орындауға тиіс болды. Бұл идеяны Фон Нейманның досы, математик Станислав Улам дамытты; Улам машинаны тордағы жасушалар жиынтығы ретінде қағазға салуды ұсынды. Бұл идея Фон Нейманды қызықтырды, ол осыны суреттеді – кейін ұялы автоматтар деп аталған алғашқы құрылғыны жасады. Математик Джон Конвей тағы бір жетістікке қол жеткізді. Ол кең танымал Өмір ойынын құрды. Фон Нейман машинасынан өзгеше, Конвейдің Өмір ойыны екі өлшемді шахмат тақтасы түріндегі виртуалды әлемде қарапайым ережелер бойынша жұмыс істеді. 1960 жылдардың ортасында жасалған және 1970 жылдардың басында кеңінен қолданылған Simula бағдарламалау тілі агенттік симуляцияларды қадамдық түрде автоматтандыру үшін алғашқы құрал болды.
1970-1980 жылдар: алғашқы үлгілер
Тұжырымдамалық тұрғыдан алғашқы агенттік модельдердің бірі Томас Шеллингтің сегрегациялық моделі болды, ол 1971 жылы жарияланған «Сегрегацияның динамикалық модельдері» атты мақаласында талқыланды. Шеллинг бастапқыда компьютерлердің орнына монеталар мен график қағазын пайдаланғанмен, оның модельдері агенттік модельдердің негізгі тұжырымдамасын – ортақ ортада өзара әрекеттесетін, автономды агенттерді, сондай-ақ байқалатын жиынтық және пайда болатын нәтижені қамтыды. 1970 жылдардың соңында Паулин Хогевег және Брюс Геспер экологияның жекелеген модельдерімен тәжірибе жүргізе бастады. Олардың алғашқы нәтижелерінің бірі – бал арасы колонияларының әлеуметтік құрылымы жеке бал араларының мінез-құлқын басқаратын қарапайым ережелердің нәтижесінде қалыптасатынын көрсету болды. Олар ToDo принципін енгізді, ол агенттердің кез келген уақытта «істеуге болатын нәрсені істеуіне» қатысты. 1980 жылдардың басында Роберт Аксельрод тұтқынның дилеммасы стратегиялары бойынша турнир ұйымдастырып, жеңімпазды анықтау үшін оларды агенттік тәсілмен өзара әрекеттестірді. Аксельрод саясаттану саласында этноцентризмнен мәдениеттің таралуына дейінгі құбылыстарды зерттейтін көптеген басқа агенттік модельдерді әзірледі. 1980 жылдардың соңында Крейг Рейнольдстың үйірме модельдері бойынша жұмысы әлеуметтік сипаттамалары бар алғашқы биологиялық агенттік модельдердің дамуына үлкен үлес қосты. Ол Кристофер Лэнгтонның «жасанды өмір» деп атаған тірі биологиялық агенттердің шынайылығын модельдеуге тырысты. «Агент» сөзінің алғашқы қолданылуын және қазіргі қолданыстағы анықтамасын анықтау қиын. Бір мүмкіндік – Джон Холланд пен Джон Х. Миллердің 1991 жылғы «Экономикалық теориядағы жасанды бейімделмелі агенттер» атты мақаласы, ол олардың бұрынғы конференциялық баяндамасына негізделген. Дегенмен, одан да ертерек және күшті үміткер – Алан Ньюэлл, ол AAAI-дың алғашқы президенттік құттықтауында («Білім деңгейі» деп жарияланды) интеллектуалды агенттерді тұжырымдама ретінде талқылады. Сонымен қатар, 1980 жылдары әлеуметтік ғалымдар, математиктер, операцияларды зерттеушілер және басқа да сала өкілдері Есептеу және математикалық ұйым теориясын (CMOT) жасады. Бұл сала Менеджмент ғылымдары институтының (TIMS) және оның серіктес қоғамы, Американың Операциялық зерттеулер қоғамының (ORSA) арнайы қызығушылық тобы ретінде өсті.
2000-шы жылдар және одан кейінгі
Жақында Рон Сун адам танымдық модельдеріне негізделген агенттік симуляция әдістерін жасады, бұл когнитивтік әлеуметтік симуляция деп аталады. Билл МакКелви, Сюзанна Ломан, Дарио Нарди, Дуайт Рид және басқа да UCLA ғалымдары ұйымдық мінез-құлық және шешім қабылдау саласында маңызды үлес қосты. 1991 жылдан бері UCLA Калифорния штатындағы Lake Arrowhead көлінде конференция өткізіп келеді, ол осы саланың мамандары үшін маңызды жиналатын орынға айналды.
Теория
Көптеген есептеу модельдеу зерттеулері жүйелерді тепе-теңдікте немесе тепе-теңдіктер арасында өту кезінде сипаттайды. Агенттік модельдеу болса, қарапайым ережелерді қолдану арқылы әртүрлі күрделі және қызықты мінез-құлықтарға әкелуі мүмкін. Агенттік модельдердің негізгі үш идеясы – агенттерді нысандар ретінде қарастыру, пайда болу және күрделілік. Агенттік модельдер динамикалық түрде өзара әрекеттесетін ережелерге негізделген агенттерден тұрады. Олардың өзара әрекеттесуі нақты әлемге ұқсас күрделілікті тудыруы мүмкін. Әдетте, агенттер кеңістік пен уақытта орналасқан және желілерде немесе тор тәрізді аймақтарда болады. Агенттердің орналасуы және олардың реакциялық мінез-құлқы компьютерлік бағдарламаларда алгоритмдік түрде кодталады. Кейбір жағдайларда, бірақ әрқашан емес, агенттер ақылды және мақсатты деп есептелуі мүмкін. Экологиялық агенттік модельдеуде (экологияда көбінесе «жекеге негізделген модельдер» деп аталады), агенттер мысалы, ормандағы ағаштар болуы мүмкін, және олар ақылды деп саналмайды, бірақ олар ресурсты (мысалы, суды) қол жеткізуді оңтайландыру мағынасында «мақсатты» болуы мүмкін. Модельдеу процесін индуктивті деп сипаттаған дұрыс. Модельдеуші қолданыстағы жағдайға ең қатысты деп санайтын болжамдар жасайды, содан кейін агенттердің өзара әрекеттесуінен туындайтын құбылыстарды бақылайды. Кейде нәтиже тепе-теңдікке әкеледі. Кейде ол пайда болған үлгі болады. Бірақ кейде ол түсініксіз шатасуға ұласады. Көп жағдайда агенттік модельдер дәстүрлі талдау әдістерін толықтырады. Аналитикалық әдістер жүйенің тепе-теңдіктерін сипаттауға мүмкіндік берсе, агенттік модельдер осы тепе-теңдіктерді жасау мүмкіндігін ұсынады. Бұл жасампаздық үлесі агенттік модельдеудің ең маңызды артықшылықтарының бірі болуы мүмкін. Агенттік модельдер террористік ұйымдардың желілік құрылымдары мен Интернеттің пайда болуын, көлік қадаларын, соғыстар мен қор нарығының құлдырауларын сипаттауға болады, сондай-ақ толерантты халыққа қарамастан сақталатын әлеуметтік бөлінуді түсіндіруге көмектеседі. Агенттік модельдер араласудың ерекше салдар беретін сәттері ретінде анықталатын «рычаг» нүктелерін анықтауға және жолға тәуелділіктің түрлерін ажыратуға да қолданылуы мүмкін. Көптеген модельдер тұрақты күйлерге назар аудармай, жүйенің беріктігін қарастырады – күрделі жүйелердің ішкі және сыртқы қысымға бейімделу жолдары, олардың функционалдығын сақтау үшін. Бұл күрделілікті пайдалану үшін агенттердің өзіне – олардың әртүрлілігіне, байланысына және өзара әрекеттесу деңгейіне назар аудару қажет.
situated in space and time and reside in networks or in lattice like neighborhoods. The location of the agents and their responsive behavior are encoded in algorithmic form in computer programs. In some cases, though not always, the agents may be considered as intelligent and purposeful. In ecological ABM (often referred to as "individual based models" in ecology), agents may, for example, be trees in a forest, and would not be considered intelligent, although they may be "purposeful" in the sense of optimizing access to a resource (such as water). The modeling process is best described as inductive. The modeler makes those assumptions thought most relevant to the situation at hand and then watches phenomena emerge from the agents' interactions. Sometimes that result is an equilibrium. Sometimes it is an emergent pattern. Sometimes, however, it is an unintelligible mangle. In some ways, agent based models complement traditional analytic methods. Where analytic methods enable humans to characterize the equilibria of a system, agent based models allow the possibility of generating those equilibria. This generative contribution may be the most mainstream of the potential benefits of agent based modeling. Agent based models can explain the emergence of higher order patterns—network structures of terrorist organizations and the Internet, power law distributions in the sizes of traffic jams, wars, and stock market crashes, and social segregation that persists despite populations of tolerant people. Agent based models also can be used to identify lever points, defined as moments in time in which interventions have extreme consequences, and to distinguish among types of path dependency. Rather than focusing on stable states, many models consider a system's robustness—the ways that complex systems adapt to internal and external pressures so as to maintain their functionalities. The task of harnessing that complexity requires consideration of the agents themselves—their diversity, connectedness, and level of interactions.
Негізгі ережелер
Соңғы жұмыстар күрделі адаптивті жүйелерді модельдеу және симуляциялау саласында агенттік және күрделі желілік модельдерді біріктіру қажеттігін көрсетті. Күрделі адаптивті жүйелердің модельдерін жасаудың төрт деңгейінен тұратын құрылымды сипаттаймыз, осы құрылым бірнеше салалық мысалдар арқылы түсіндіріледі:
Күрделі желілік модельдеу деңгейі – жүйенің әртүрлі компоненттері арасындағы өзара әрекеттесу деректерін пайдаланып модельдер жасау үшін. Зерттеуші агенттік модельдеу деңгейі – қосымша зерттеулердің мүмкіндігін бағалау үшін агенттік модельдер жасау. Мысалы, бұл зерттеушілерге үлкен білім жинақтау қажет болмай, тұжырымдамалық модельдерді сынауға көмектеседі, қаржыландыруға өтініш беру үшін де пайдалы. Агенттік модельдерді сипаттау (DREAM) – үлгілер мен күрделі желілік модельдерді қолдану арқылы агенттік модельдердің сипаттамасын жасау. DREAM модельдерін құру ғылыми салалар арасында модельдерді салыстыруға мүмкіндік береді. Виртуалды көп агенттік жүйе (VOMAS) арқылы расталған агенттік модельдеу – тексерілген және расталған модельдерді ресми түрде жасау үшін. Агенттік модельдерді сипаттаудың басқа әдістеріне код үлгілері және мәтіндік әдістер, мысалы, ODD (Жалпы шолу, жобалау тұжырымдары және жобалау егжей-тегжейі) протоколы кіреді. Агенттер тіршілік ететін ортаның, макро және микро деңгейдегі, рөлі агенттік модельдеу және симуляция жұмысында маңызды факторға айналуда. Жақсырақ орта жақсырақ агенттерді қамтамасыз етеді, ал күрделі орта мінез-құлықтың әртүрлілігін тудырады.
Complex Network Modeling Level for developing models using interaction data of various system components. Exploratory Agent based Modeling Level for developing agent based models for assessing the feasibility of further research. This can e. g. be useful for developing proof of concept models such as for funding applications without requiring an extensive learning curve for the researchers. Descriptive Agent based Modeling (DREAM) for developing descriptions of agent based models by means of using templates and complex network based models. Building DREAM models allows model comparison across scientific disciplines. Validated agent based modeling using Virtual Overlay Multiagent system (VOMAS) for the development of verified and validated models in a formal manner. Other methods of describing agent based models include code templates and text based methods such as the ODD (Overview, Design concepts, and Design Details) protocol. The role of the environment where agents live, both macro and micro, is also becoming an important factor in agent based modelling and simulation work. Simple environment affords simple agents, but complex environments generate diversity of behavior.
Көп масштабты модельдеу
Агенттік модельдеудің бір күшті жағы – оның масштабтар арасындағы ақпарат ағынын реттеу қабілеті. Егер агент туралы қосымша мәліметтер қажет болса, зерттеуші оны осы қосымша мәліметтерді сипаттайтын модельдермен үйлестіре алады. Агенттер тобының пайда болатын мінез-құлқына қызығушылық танытқанда, олар агенттік модельді популяция динамикасын сипаттайтын үздіксіз модельмен біріктіре алады. Мысалы, CD4+ T-клеткалары (бейімделуші иммундық жүйенің маңызды клетка түрі) туралы зерттеуде, зерттеушілер әртүрлі кеңістіктік (клеткаішілік, клеткалық және жүйелік), уақыттық және ұйымдық масштабтардағы (сигналдарды беру, гендерді реттеу, метаболизм, клеткалық мінез-құлық және цитокиндер тасымалы) биологиялық процестерді модельдеді. Нәтижесіндегі модульдік модельде сигнал беру және гендік реттеу логикалық модельмен, метаболизм шектеулерге негізделген модельдермен, жасуша популяциясының динамикасы агенттік модельмен, ал жүйелік цитокин концентрациясы – қалыпты дифференциалдық теңдеулермен сипатталады. Осы көп масштабты модельде агенттік модель орталық орын иеленеді және масштабтар арасындағы ақпарат ағынының барлық ағынын үйлестіреді.
Эпидемиологияда
Агенттік модельдер қазір эпидемиологиялық модельдердің дәстүрлі түрі – компартменттік модельдерді толықтырады. Агенттік модельдердің (АМ) болжамның дәлдігі тұрғысынан компартменттік модельдерден артық екені көрсетілді. Жақында эпидемиолог Нил Фергюсонның CovidSim сияқты АМ-дері SARS CoV 2 таралуына қарсы денсаулық сақтау (дәрі-дәрмексіз) шараларын анықтау үшін қолданылды. Эпидемиологиялық АМ-дерді әлсірету және шындыққа сай келмейтін болжамдар жасау үшін сынға алды. Дегенмен, АМ-дер дәл калибрленген жағдайда, жағдайды жеңілдету және таралуды басу шараларына қатысты шешімдерді қабылдауда пайдалы болуы мүмкін. Мұндай симуляциялар үшін АМ көбінесе синтетикалық популяцияларға негізделген, өйткені нақты популяцияның деректері әрқашан қолжетімді болмайды. + Эпидемиологияда АМ қолдану мысалдары Бағдарлама Жыл Сілтеме Сипаттама Covasim 2021 Python-да жүзеге асырылған SEIR моделі, интервенциялардың әсерін зерттеуге баса назар аударады. OpenABM Covid19 2021 COVID-19 эпидемиялық моделі, R және Python интерфейстерімен, бірақ күрделі есептеулер үшін C тілін пайдалана отырып, халықтағы әрбір адамды модельдеу. OpenCOVID 2021 Швейцарияның тропикалық және қоғамдық денсаулық сақтау институтында әзірленген SARS CoV 2 инфекциясының және COVID-19 ауруының динамикасының жекеге негізделген жұқтыру моделі.
Бизнесте, технологияда және желі теориясында
Агенттерге негізделген модельдер 1990-шы жылдардың ортасынан бері әртүрлі бизнес және технологиялық мәселелерді шешу үшін қолданылып келеді. Қолданылу мысалдары: маркетинг, ұйымдық мінез-құлық және таным, командалық жұмыс, жеткізу тізбегін оңтайландыру және логистика, тұтынушылар мінез-құлқын модельдеу, оның ішінде ауыздан ауызға тарату, әлеуметтік желілердің әсері, үлестірілген есептеулер, жұмыс күштерін басқару және портфельді басқару. Олар сондай-ақ жол ағлақтарын талдау үшін де қолданылған. Жақында агенттік модельдеу және симуляция компьютерлік ғылым саласындағы зерттеушілердің жарияланымдарды таңдауының (журналдарға қарсы конференцияларға) әсерін зерттеу сияқты әртүрлі салаларда қолданылды. Сонымен қатар, АБМ-дер амбиенттік көмекші ортада ақпарат жеткізілуін симуляциялау үшін пайдаланылды. 2016 жылдың қараша айында arXiv-те жарияланған мақалада Facebook-те тараған жазбалардың агенттік симуляциясы талданды. Өзара байланысты, арнайы және басқа да өздігінен ұйымдастырылатын және күрделі желілер саласында агенттік модельдеу мен симуляцияның пайдалылығы дәлелденді. Компьютерлік ғылымға негізделген формалды спецификациялар аясын сымсыз сенсорлық желілермен және агенттік симуляциямен біріктірудің мүмкіндігі жақында көрсетілді. Агенттік эволюциялық іздеу немесе алгоритм – күрделі оптимизациялық мәселелерді шешуге арналған жаңа зерттеу тақырыбы.
Командалық ғылымда
Командалық ғылым саласында агенттік негіздегі модельдеу команда мүшелерінің қасиеттері мен пікір қабылдауға бейімділіктерінің әртүрлі жағдайларда команданың жұмысына тигізетін әсерін бағалау үшін қолданылып келеді. Бұл модельдеу әдісі, әрқайсысы ерекше қасиеттері мен пікір қабылдауға бейімділіктері бар жеке команда мүшелерін бейнелейтін агенттер арасындағы өзара әрекеттесуді симуляциялау арқылы, зерттеушілерге осы факторлардың команда динамикасы мен нәтижелеріне қалай әсер ететінін зерттеуге мүмкіндік береді. Осылайша, агенттік негіздегі модельдеу командалық ғылымды терең түсінуге көмектеседі, командалық ынтымақтастықтағы күрделіліктер мен айырмашылықтарды жан-жақты зерттеуге жағдай жасайды.
Экономика және әлеуметтік ғылымдар
2008 жылғы қаржы дағдарысына дейін және одан кейін АБМ-дер экономикалық талдаудың мүмкін құралдары ретінде қызығушылық тудырды. АБМ-дер экономиканың тепе-теңдікке жете алатынын жорамалдамайды және «өкіл агенттер» әртүрлі, динамикалық және өзара байланысты мінез-құлықтарымен, соның ішінде бірігіп іс-әрекет етумен алмастырылады. АБМ-дер «төменнен жоғары» тәсілін қолданады және өте күрделі және тұрақсыз симуляциялық экономикаларды жасауға мүмкіндік береді. АБМ-дер пропорционалды түрде шағын өзгерістерге сызықтық емес (диспропорционалды) жауаптардан туындайтын құлдыраулар мен өрлеулер болатын тұрақсыз жүйелерді бейнелей алады. 2010 жылғы шілдеде The Economist журналында АБМ-дер DSGE модельдеріне балама ретінде қарастырылды, сонымен қатар Д. Дойн Фармер мен Дункан Фолидің мақаласы АБМ-дердің Кейнстің күрделі экономиканы бейнелеу және Роберт Лукастың микронегіздерге негізделген модельдерді құру тілегін қанағаттандыра алатынын дәлелдеді. Фармер мен Фоли АБМ-дерді экономиканың бөліктерін модельдеуде қол жеткізілген прогреске назар салды, бірақ төменгі деңгейлі модельдерді қамтитын өте үлкен модель жасауды ұсынды. Үш түрлі мінез-құлық профиліне – еліктеуші, еліктеуге қарсы және бейтарап – негізделген талдаушылардың күрделі жүйесін модельдеу арқылы қаржы нарықтары жоғары дәлдікпен симуляцияланды. Нәтижелер желілік морфология мен қор нарығы индексі арасындағы корреляцияны көрсетті. Дегенмен, АБМ тәсілі модельдер арасындағы тұрақтылығының жетіспеуі үшін сынға ұшырады, себебі ұқсас модельдер өте әртүрлі нәтижелер бере алады. АБМ-дер архитектура және қала құрылысы саласында жобаларды бағалау, қалалық ортадағы жаяу жүргіншілер ағынын симуляциялау және жерді пайдалану саясатын зерттеу үшін қолданылды. Сонымен қатар, инфрақұрылымдық инвестициялардың әсерін әлеуметтік-экономикалық талдаудың дамып келе жатқан саласы бар, ол АБМ-нің әлеуметтік-экономикалық желіге жүйелік әсерін анықтау мүмкіндігін пайдаланады. АБМ модельдерінде әртүрлілік пен динамиканы байлықтың теңсіздігі мен әлеуметтік ұтқырлықты шешу үшін оңай құруға болады. АБМ-дер халықаралық қатынастар саласындағы дипломаттар үшін, сондай-ақ ішкі және халықаралық саясаткерлер үшін мемлекеттік саясатты бағалауды жақсартуға арналған қолданбалы білім беру құралдары ретінде ұсынылды.
Су шаруашылығында
АБМ-дар су ресурстарын жоспарлау және басқару саласында да қолданылған, әсіресе инфрақұрылымды жобалаудың және саяси шешімдердің тиімділігін зерттеу, модельдеу және болжау үшін, сондай-ақ ірі су ресурстары жүйелерінде ынтымақтастық пен ақпарат алмасудың маңыздылығын бағалау үшін.
Ұйымдастырушылық АБМ: агенттік-бағытталған симуляция
Агенттікке бағытталған симуляция (ADS) метафорасы екі категорияны ажыратады: "Агенттерге арналған жүйелер" және "Жүйелерге арналған агенттер". Агенттерге арналған жүйелер (кейде агенттік жүйелер деп те аталады) – инженерлік, адам және әлеуметтік динамика, әскери және басқа да салаларда қолдану үшін агенттерді іске асыратын жүйелер. Жүйелерге арналған агенттер екі кіші топқа бөлінеді. Агенттік қолдау жүйелері проблемаларды шешуде немесе танымдық қабілеттерді жақсартуда компьютерлік көмек көрсету үшін агенттерді қолданумен айналысады. Агенттік негіздес жүйелер жүйелерді бағалау (жүйелік зерттеулер мен талдау) мақсатында жүйедегі модельдік мінез-құлықты жасау үшін агенттерді пайдалануға бағытталған.
Өздігінен басқарылатын көліктер
Hallerbach және басқалар агенттік тәсілдерді қолдануды талқылады, бұл тәсілдер сынақтан өтетін көліктің цифрлық егізін және тәуелсіз агенттерге негізделген микроскопиялық көлік қозғалысын модельдеу арқылы автоматтандырылған жүргізу жүйелерін әзірлеу және тексеру үшін пайдаланылады. Waymo автокөліктер алгоритмдерін сынау үшін Carcraft көп агенттік симуляциялық ортасын жасады. Ол адам жүргізушілер, жаяу жүргіншілер және автоматтандырылған көліктер арасындағы жол қозғалысын симуляциялайды. Адамдардың мінез-құлқы нақты адамдардың мінез-құлқы деректеріне негізделген жасанды агенттер арқылы имитацияланады. Өзін-өзі жүргізуші көліктерді түсіну үшін агенттік модельдеуді қолдану идеясы бұрын 2003 жылы талқыланған болатын.
Іске асыру
Көптеген ABM фреймворктері сериялық фон Нейман компьютерлік архитектуралары үшін құрастырылған, бұл іске асырылған модельдердің жылдамдығы мен кеңейтілу мүмкіндігін шектейді. Ірі масштабты ABM-дердегі туындайтын мінез-құлық популяция мөлшеріне байланысты болғандықтан, кеңейтілу шектеулері модельді тексеруге кедергі келтіруі мүмкін. Мұндай шектеулер көбінесе таратылған есептеулерді пайдалану арқылы шешілді, мысалы, Repast HPC сияқты платформалар осы типтегі іске асыруларға арналған. Бұл тәсілдер кластерлік және суперкомпьютерлік архитектураларға жақсы үйлеседі, бірақ байланыс және синхронизация мәселелері, сондай-ақ орнатудың күрделілігі олардың кеңінен қолданылуына кедергі келтіруі мүмкін. Соңғы жаңалық – ABM симуляциясы үшін графикалық процессорларда (GPU) деректерді параллель алгоритмдерді қолдану. Көп процессорлы GPU-лардың үлкен жад ені мен өңдеу қуаты секундына ондаған кадрлармен миллиондаған агенттерді модельдеуге мүмкіндік берді.
Басқа модельдеу формаларымен біріктіру
Агенттік негіздегі модельдеу – нақты бағдарламалық қамтамасыз ету немесе платформа емес, көбінесе модельдеу аясы болғандықтан, ол жиі басқа модельдеу түрлерімен бірге қолданылады. Мысалы, агенттік модельдер Географиялық ақпараттық жүйелермен (ГИС) біріктірілген. Бұл ABM процестік модель ретінде, ал ГИС жүйесі үлгілерді модельдеуге мүмкіндік беретін пайдалы үйлесімділік. Сол сияқты, Әлеуметтік желілерді талдау (SNA) құралдары мен агенттік модельдер кейде интеграцияланады, онда ABM желідегі динамиканы симуляциялау үшін пайдаланылады, ал SNA құралы өзара әрекеттесу желісін модельдейді және талдайды.
Тексеру және растау
Моделилеу модельдерін тексеру және растау (V&V) өте маңызды. Тексеру, іске асырылған модельдің түсіндірмелік модельге сәйкес келетінін қамтамасыз етеді, ал растау іске асырылған модельдің нақты әлеммен байланысы бар екенін анықтайды. Сыртқы растау, сезімталдық талдауы, калибрлеу және статистикалық растау – растаудың әртүрлі аспектілері. Агенттік жүйелерді растау үшін дискреттік оқиғалар симуляциясы тәсілі ұсынылған. Агенттік модельдерді эмпирикалық растау туралы толық ақпаратты мына жерден табуға болады. V&V техникасының мысалы ретінде VOMAS (виртуалды көп агенттік жүйе) – бағдарламалық инженерияға негізделген тәсілді қарастырайық, онда агенттік модельмен қатар виртуалды көп агенттік жүйе жасалады. Муази және авторлар сонымен қатар орман өрті симуляциялық моделін тексеру және растау үшін VOMAS-ты қолдану мысалын келтіреді. Бағдарламалық жасақтаманы жасаудың тағы бір әдісі, атап айтқанда, тестке бағытталған әзірлеу, агенттік модельдерді растау үшін бейімделді. Бұл тәсілдің тағы бір артықшылығы – бірлік тест құралдарын пайдаланып автоматты растау мүмкіндігі.
Жалпы
1999 жылғы бірінші басылым. Онлайн қолжетімді.