augusti 14, 2007

Mark Buchanan: The Social Atom

Boken som här skrivs om är alltså Mark Buchanan The Social Atom: Why the Rich Get Richer, Cheaters Get Caught, and Your Neighbor Usually Looks Like You (ISBN: 9781596910133).

Det är en mycket trevlig bok som går igenom flera av de områden som intresserat mig under de senaste åren (länkar nedan görs nästan undantagsvis till egna skriveriansamlingar). Såsom

* agentbaserad modellering (multi-agent), applåder, trafikköer, panik
* spelteori, fångarnas dilemma
* Axtells och Axelrods simuleringar av sociala fenomen: hur uppstår diskriminering. (Axelrod har studerat mycket mer än fångarnas dilemma.)
* econophysics/sociophysics: dvs att använda fysikaliska modeller för att undersöka ekonomiska/sociala fenomen
* kognitiva illusioner
* Brian Arthurs El Farol-experiment som sedan extensivt studerats vidare (Minority Game).
* power laws, Paretos lag ("20% av befolkningen äger 80%") och andra om ojämlikheter. Power laws och fraktaler som fingeravtryck på komplexa fenomen. Men notera kritiken av ett aningslöst användande av power laws: Kritik kring power law-forskning.


Några saker som tas upp i boken:
- En komplicerad händelse kan ha enkla orsaker (och vice versa), vilket datasimuleringarna visar tydligt. Utifrån några enkla regler i en minivärld uppstår fenomen som är snarlika de komplexa fenomen som vi ser i vår värld.

(Jag saknar möjligen en referens till systemdynamik här för diskussion om relationer mellan dynamisk orsak och verkan.)

- Boken beskriver många experiment, såväl empiriska psykologiska/sociologiska experiment som datorsimuleringar. Datorsimuleringarna bygger mycket på enkla (ibland rent fysiska) modeller: för att förstå ett fenomen gäller det att skala av allt som inte är relevant för fenomenet. Man kan här notera att Buchanan är fysiker.

- Kritik av traditionella ekonomiska modeller: Sådana modeller tenderar av missa målet och bli ointressanta att arbeta med i praktiken, t.ex. de förutsätter att vi är fullständigt rationella varelser; att de förutsätter att sakernas tillstånd ska komma i jämvikt. Ett kännetecken på sociala fenomen är att de är dynamiska (icke-jämvikt). Vi tenderar att göra felaktiga bedömningar (kognitiva illusioner).

- Vi känneteckas att vara adaptiva, dvs vi lär oss t.ex. genom att helt enkelt starta någonstans och därefter bedöma resultatet; kanske genom imitation av andra. Mycket skrivs om just detta.

- En förutsättning för våra samhällen är vår fantastiska förmåga att samarbeta, även utan att det gynnar oss direkt (flera exempel och experiment beskrivs här). En tes som förs fram är att vi på något sätt är genetiskt skruvade till detta. Naturligtvis tas även nackdelarna med denna adaptivitet upp: krig, diskriminering, börskrascher, och andra hysterier såsom Hola-hola-ringar (eller varför inte ett mer modernt fenomen: Facebook).

- Man bör komma ihåg att de sociala modellerna som beskrivs oftast inte kan förutsäga vad som händer med en specifik individ, företag eller grupp (dvs "atom") i ett händelseförlopp. Det är snarare de statistiska sambanden som kan prognosticeras.


Några värderingar av boken
* Det är bra och lättlästa förklaringar av experiment och simuleringarna. De senare är översiktligt beskrivna emellanåt så man måste gå till källorna för att få mer detaljer (vilket säkert är meningen).

* Introduktionen till kapitlen är beskrivning av en aktuell eller känd företeelse (t.ex. olika krig eller oroshärdar) som sedan används som inramning för kapitlet. Detta programmatiska upplägg känns ibland krystat.

* Boken har en notapparat där de flesta källorna finns och där fotnoten är tydligt markerad i löptexten. (Sådant råkar jag tycka vara viktigt i PopSci-litteratur.)

* Jag blev faktiskt förvånad av att det pratades väldigt lite specifikt om small world-fenomenet.


Det näst sista omdömet: Även om jag läst en hel del av det som avhandlas i boken var den inspirerande att läsa, framför allt kring de många simuleringar som gjorts. En del av de mer ekonofysiska experimenten kände jag inte till så det ska bli skoj att gå till källorna där. Alternativt att läsa om Schelling, Axelrod och Axtell.


Slutligen: En bok vars introduktion börjar med Thomas Schelling (mer specifikt dennes nydanande modell av segregering) kan helt enkelt inte vara dålig.


Bokblogg finns naturligtvis, finurligt nog döpt som boken The Social Atom. Se t.ex. The physics of crowds.

Buchanan har även skrivit boken Nexus om komplexa nätverk.


Tidigare skrivet här om Mark Buchanan
Social Network Analysis och Complex Networks - En liten introduktion

Trender fungerar som magneter?

Hur mycket väger pengar? - Nu även med lite granularitetsforskning

Komplexa system och software engineering


Och apropå det så beställdes i morse biografin över Schelling Thomas Schelling And The Nuclear Age - Strategy as Social Science (ISBN: 9780714685441).

Posted by hakank at 09:56 EM Posted to Agentbaserad modellering | Kognitiva illusioner | Komplexitet/emergens | Social Network Analysis/Complex Networks | Spelteori och ekonomi | Comments (2)

juni 21, 2006

Martin Nowak: Why we cooperate – videoföreläsning

Videoföreläsningen Why we cooperate är en populärt hållen översikt kring hur samarbete inom biologi och samhälle kan uppstå och frodas, kopplat till diskussion om evolutionär spelteori. T.ex. beskrivs det upprepade fångarnas dilemma och dess evolutionärt bästa strategi. Nyckelorden för (mänskligt) samarbete är reciprocitet, rykte (reputation) och rättvisa (fairness).

Föreläsaren är Martin Nowak, Harvard University som har skrivit en hel del inom ämnet.

Not: Nowak pratar rätt fort. Det ord som framförallt i början låter som "mismetical" är naturligtvis "mathematical". Kan kanske vara bra att veta.


Se även
Evolutionary Dynamics är en PDF-presentation som till stora delar är samma som för föreläsningen ovan.

en.wikipedia: Prisoner's dilemma
sv.wikipedia: Fångarnas dilemma.
Stanford Encyclopedia of Philosophy: Evolutionary Game Theory

Nya rön i fångarnas dilemma
Nya rön i fångarnas dilemma - lite länkar
Lite mer om trust/reputation samt peer-to-peer

VirtualLabs in evolutionary game theory, simuleringar kring evolutionär spelteori. I finns även några relevanta simuleringar/experiment.

Bok: Game Theory Evolving - A Problem-centered Introduction to Modeling Strategic Interaction av Herbert Gintis.


(Länken till föreläsningen via The Bumble Bee Ken Thompson's shared know-how on team dynamics, virtual collaboration, emerging technology and bioteaming.)


Andra bloggar om: , , , .

Posted by hakank at 08:19 EM Posted to Agentbaserad modellering | Spelteori och ekonomi | Video podcasts

februari 18, 2006

Varför flyger malen som den gör? En NetLogo-modell

Som tidigare skrivits finns det många fascinerande beteenden och fenomen i djurvärlden, det sociala livet och - för den delen - de flesta områden där flera agenter interagerar med varandra eller sin miljö.

Ett verktyg för att studera sådana beteenden och framför allt emergenta fenomen som uppstår är NetLogo (som också skrivits om tidigare ). Systemet kräver Java, men det finns även Appletversioner av många modeller

När jag testade betaversionen av version 3.1 upptäcktes modellen Moths (malar) som inte setts tidigare.

Modellen försöker att visa malens beteende, dvs varför de cirklar runt-runt-runt ljuset men inte flyger direkt in i ljuset eller flyger därifrån. Det finns flera olika teorier kring detta. En teori - och den som NetLogo-modellen implementerar - är den som Henry Hsiao beskrev i boken Attraction of moths to light and to infrared radiation (San Fransisco Press, 1972, ISBN:0911302212).

Hsiaos teori beskrivs kortfattat och populärt i Cecil Adams (The Straigt Dope) Why are moths attracted to bright lights?. Från artikeln:

[Henry Hsiao] said moths exhibit two kinds of behavior. When they're distant from a light source (they're drawn to light from as far as 200 feet away), they make a beeline straight toward it. Why, nobody knows. Maybe they've tumbled to the fact that lights mean people, and people mean: Wool sweaters! On an even more basic level, a light means: Other moths! Par-ty!

However, when the moths get close to the light, a different kind of behavior takes over. Instead of being attracted to the light, the moth is actually trying to avoid the light. When you think about it, this is only natural. To a creature of the night like a moth, daylight and by extension any bright light means danger. The moth doesn't fly directly away from the light due to a peculiarity of vision called a Mach band. A Mach band, which apparently is common to all sighted creatures, is the region surrounding a bright light that seems darker than any other part of the sky.


Den enkla NetLogo-modellen gör det alltså möjligt att studera teorin, t.ex. att se hur beteendet förändras ju fler malar det finns, om antalet ljuspunkter förändras, eller förändringar i den vinkel som malen flyger bort från ljuset. Som så många andra NetLogo-modeller är det skoj att leka med parametrarna för att se vad som händer, även om man kanske egentligen inte har djupare intresse av specifikt malens beteende.

Disclaimer: Jag är ingen biolog.


Se även
Agentbaserad modellering
Komplexitet/emergens

Wikipedia: Moth för mer om mal-teorierna.
Kursen Emergenta system, 5p, Institutionen för datavetenskap, Umeå Universitet.

Posted by hakank at 11:19 FM Posted to Agentbaserad modellering

oktober 31, 2005

Nytt nummer av JASSS (Journal of Artificial Societies and Social Simulation)

JASSS (Journal of Artificial Societies and Social Simulation) har kommit ut med ett nytt nummer, Volume 8, Issue 4. För en kort presentation av tidskriften, se Journal of Artificial Societies and Social Simulation.

Detta nummer har några intressanta artiklar.

Josep M. Pujol, Andreas Flache, Jordi Delgado, Ramon Sangüesa
How Can Social Networks Ever Become Complex? Modelling the Emergence of Complex Networks from Local Social Exchanges
Abstract:

Small-world and power-law network structures have been prominently proposed as models of large networks. However, the assumptions of these models usually lack sociological grounding. We present a computational model grounded in social exchange theory. Agents search attractive exchange partners in a diverse population. Agent use simple decision heuristics, based on imperfect, local information. Computer simulations show that the topological structure of the emergent social network depends heavily upon two sets of conditions, harshness of the exchange game and learning capacities of the agents. Further analysis show that a combination of these conditions affects whether star-like, small-world or power-law structures emerge.

Vilket kanske kan ses som en pendang till Kritik kring power law-forskning.


Chung-Yuan Huang, Chuen-Tsai Sun and Hsun-Cheng Lin
Influence of Local Information on Social Simulations in Small-World Network Models
Abstract

As part of Watts and Strogatz's small-world model of complex networks, local information mechanisms such as landscape properties are used to approximate real-world conditions in social simulations. The authors investigated the influence of local information on social simulations based on the small-world network model, using a cellular automata variation with added shortcuts as a test platform for simulating the spread of an epidemic disease or cultural values/ideas. Results from experimental simulations show that the percentage of weak individuals should be considered significant local information, but vertex degree influences and the distribution patterns of weak individuals should not. When exploring contagion problems, the results encourage a future emphasis on setting and the proportions of specific values of local information related to infection strength or resistance, and a reduced emphasis on the detailed topological structure of small-world network models and the distribution patterns of specific values of local information.


Det finns även flera artiklar på temat Epistemological Perspectives on Simulation .

Posted by hakank at 06:40 EM Posted to Agentbaserad modellering | Social Network Analysis/Complex Networks

juli 22, 2005

Math Matters videoföreläsningar

Som tidigare skrivits tycker jag om videoföreläsningar i matematisk kopplade ämnen (och naturligtvis även andra ämnen i intressesfären). Via MathForge hittades idag Math Matters IMA Public Lecture Series.

Där finns t.ex.
* James D Murray: The Marriage Equation - A Practical Theory for Predicting Divorce and a Scientifically-Based Marital Therapy, den teori om olika typer av giftermål som Murray beskriver i boken Mathematics Of Marriage - Dynamic Nonlinear Models (Bokus, ISBN: 0262572303) skriven tillsammans med John M Gottman (Gottman står som huvudförfattare). Murray har också ett kapitel om detta i sin Mathematical Biology - Spatial Models and Biomedical Applications (Bokus, ISBN: 0387952284). Malcolm Gladwell skrev också en del om teorin i sin Blink (Bokus, ISBN: 0316001058. Cf t.ex. min recension av denna bok.)

* Steven Strogatz: Sync: The Emerging Science of Spontaneous Order. Strogatz har skrivit en intressant populärvetenskaplig bok om just detta Sync (Bokus, ISBN: 0786887214) - som jag märkligt nog inte recenserat men rekommenderar storligen - men framförallt skrivit den fantastiska läroboken om dynamiska system Nonlinear Dynamics and Chaos - With Applications to Physics, Biology, Chemistry and Engineering (Bokus, ISBN: 0738204536). Se även kategorierna Komplexitets/emergens och Social network analysis/complex networks där Strogatz nämns från tid till annan. I föreläsningen får man bl.a. se den eldflugors synkronisering, ett fenomen som väl kan ses som paradigmfallet av synkronisering och var det som fick Strogatz (tillsamman med Duncan Watts) att studera komplexa nätverk.

* Benoit Mandelbrot: Fractals/Multifractals in Finance, the Internet & Other "Wild" Aspects of Man's Works

* Richard A. Tapia: Math at Top Speed: Breaking Myths in the Drag Racing Folklore

* Bruce Schneier: Natural Laws of Digital Content: the Folly of Copy Protection on the Internet


Se även Recordings of IMA Talks som innehåller ett flertal föreläsningar i diverse ämnen, vad jag kan se inte alls lika populariserande hållna.

I samma anda kan här rekommenderas MIT:s OpenCourseWare som har vissa videoföreläsningar, bl.a. den som just nu tar upp en hel del av min tid: Differential Equations med föreläsaren Arthus Mattuck.

Posted by hakank at 07:33 FM Posted to Agentbaserad modellering | Komplexitet/emergens | Matematik | Social Network Analysis/Complex Networks

maj 16, 2005

Bokblänkare: Philip Ball "Critical Mass" (som nyligen fått ett fint pris)

Förra året skrevs om och strax därefter inköptes boken Critical Mass (Bokus, ISBN: 0374281254) skriven av Philip Ball. Som ett led i ett projekt att tugga igenom den alldeles för breda bokstacken ligger denna bok nu nära att påbörjas.

Roligt nog fick den nyligen ett pris, 2005 Aventis Prize for Science Book:

In his book, ‘Critical Mass’, Philip causes us to examine our own behaviour and shows how much we can understand about human behaviour when we cease to try to predict and analyse the behaviour of individuals and instead look to the impact of hundreds, thousands or millions of individual human decisions.

New Scientist Breaking News skriver i en kort notis Critical Mass scoops science book prize:

His winning book Critical Mass considers the use of statistics in the attempt to discover new insights into group behaviour and the functioning of society. The book visits many unexpected corners of politics, economics and sociology, and offers a novel take on the links between the history of political philosophy, Newtonian physics and statistical mechanics. The overarching idea that there may be an emerging physics of society is perhaps not completely persuasive, but the journey is intriguing.

En del av det som behandlas i boken skrevs mycket om tidigare och samlades främst i Agentbaserad modellering.


Den bok som just nu läses beskrivs i James Surowiecki "The Wisdom of Crowds" - kort beskrivning inför en eventuell bokbeställning (Bokuslänk, ISBN: 0349116059). Jag började på den strax efter anteckningen skrevs, men blev så irriterad på den överhajpade början av boken att det inte gick att fortsätta; kanske var jag bara onödligt kittslig ("led av statistisk sensitivitet" låter kanske bättre?). Denna gång gick det i alla fall bättre och efter den förfärliga inledningen verkar den riktigt trevlig, men jag har ännu bara läst ett femtital sidor.

Posted by hakank at 07:59 EM Posted to Agentbaserad modellering | Böcker

december 17, 2004

On-Line Guide for Newcomers to Agent-Based Modeling in the Social Sciences

Robert Axelrod and Leigh Tesfatsion:
On-Line Guide for Newcomers to Agent-Based Modeling in the Social Sciences
A Guide for Newcomers to Agent-Based Modeling in the Social Sciences (PDF).

Den senare kommer att vara ett kapitel i boken Handbook of Computational Economics Vol. 2: Agent-Based Computational Economics

Posted by hakank at 06:46 FM Posted to Agentbaserad modellering | Comments (2)

december 11, 2004

Owen Densmore: Open Source Research, A Quiet Revolution

Owen Densmore: Open Source Research, A Quiet Revolution, en kort genomgång av den "öppna forskningen" kring komplexa system och agentbaserad modellering.

Abstract:
The Open Source revolution is not limited to operating systems, file sharing and web servers. It is flourishing in other areas as well. This paper introduces the reader to a quiet revolution occurring in the research community, where open source research includes not only algorithms and shared techniques. It also includes hardware design and open community collaboration as well. One research community in particular, the complex adaptive systems researchers, is introduced here in detail.


Se även
Owen Densmore, den gamla hemsidan, där det finns många intressanta länkar, t.ex. till hans agentbaserade simuleringar, hans power law projekt.
Bloggen som Densmore numera skriver: Backspaces.net
Hans artiklar i O'Reilly Net

Posted by hakank at 08:16 EM Posted to Agentbaserad modellering

augusti 04, 2004

Placering på stränder och i bussar

I New York Times-artikeln Sociology. History. Where to Put the Blanket undras över hur vi placerar oss på stranden.

On an unbearably hot day in August you arrive at the beach - Jones Beach, Santa Monica Beach or any other beach - and you see in front of you uncountable blankets, umbrellas and people arranged in an unfathomable pattern, or no pattern at all.
...
How do you decide whether there's enough room between two family groups? How can you tell in advance who is going to kick sand or indulge in inappropriate public displays of affection? What is the optimal search pattern for open space? Astronauts were better prepared for a moon walk than we are for a beach walk. One small step for a man, then another small step for a man, and another.

Efter att gått igenom några skrifter skrivs följande:

Dr. William Kornblum, a sociologist at City University of New York and author of "At Sea in the City," a book about sailing New York's waterfront, studied beach use in the 1970's and 80's for the National Park Service. In an interview, he said ethnic and racial conflicts sometimes erupted on beaches when groups that usually lived apart found themselves in close proximity. Race riots in Chicago in 1919 started on a beach, he said.


Artikelförfattaren är inte riktigt nöjd med de förklaringar han hittade och avslutar på följande sätt:

After I spoke to Dr. Kornblum, I started thinking that there might be another approach to discovering the rules of beach blanket placement. Perhaps the problem is mathematical. Maybe we're like M&M's. Mathematicians are always studying the packing of M&M's. Candies do not make conscious, deliberate decisions, of course. But maybe we don't either. Maybe we simply collect and disperse in a kind of Brownian motion.

This suggests a non-ego, non-evidence-based strategy. You are not a sweaty, tired person hoping against hope for a quiet spot in the crowd. You are a grain of sand, a drop in the sea of humanity. You don't need some fancy rational strategy. Be the blanket. Let the space choose you. Get over yourself.


Det är i och sig en fascinerande tanke att vi endast skulle placera oss rent slumpmässigt, som rön för vinden eller låta oss packas ihop som godis i en påse.

Det känns dock inte rätt. Vi har troligen någon form av bevekelsegrund - medvetet eller inte - att sätta oss där vi sätter oss. Troligen är det både psykologiska och sociologiska faktorer som avgör placeringen, naturligtvis kopplat till slumpen.

Vissa personer vill sitta långt ifrån allt stök eller nära till glasskiosken. Några vill sitta så att de ser alla som går förbi, eller isolerade så ingen stör dem, och de där unga killarna vill sitta så nära som möjligt de där tjejerna. Någon kanske vill ha minst 10 meter till närmsta granne och flyttar sig om någon kommer för nära. Etc.

Det skiljer sig säkerligen även åt kulturellt, liksom (det påstådda) fenomenet att olika kulturer har olika beteendemönster att sätta sig i bussar. Enligt obekräftade källor (som dock stöds av egen erfarenhet) verkar många på svenska bussar föredra att sätta sig på ett ensamt säte intill fönstret, och endast när dessa platser är upptagna sätter man sig bredvid någon annan. Enligt en nu glömd muntlig källa är australiensare tvärtom. Där sätter man sig gärna bredvid en passagerare även om det finns helt tomma säten kvar i bussen.

Det är säkerligen också skillnad i beteende mellan stora städer och mindre samhällen, oavsett om man känner passageraren eller inte.

Min personliga bevekelsegrund till att vilja sitta innerst är att jag vill kunna sätta upp fötterna på den där listen som finns några decimeter upp, så att det blir enklare att läsa böcker. Möjligen kopplat till att inte vilja bli störd när den som sitter innerst ska gå av (naturligtvis alltid en tidigare hållplats än sin egen). Tidigare var det även obekvämt att sitta ytterst eftersom man var tvungen att balansera med bussens svängningar för att inte trilla ut i gången. Nu har de tack och lov satt in armstöd så risken är minimerad.

Efter en del letande efter mer forskning kring strandbeteendet hittades ingenting. Man har studerat andra typer av folksamlingsfenomen, t.ex. gångtrafikanter, panik, applåder etc. (Se Kategori: Agentbaserad modellering för en hel del exempel på sådana studier.) Varför inte strandbeteende?

Något som vet mer om detta? Frågan gäller även bussbeteendet.

Posted by hakank at 09:45 EM Posted to Agentbaserad modellering | Comments (6)

juli 07, 2004

The Wisdom of Blogs

Häromveckan skrevs lite om James Surowiecki och dennes bok The Wisdom of Crowds.

Blogger-utvecklaren Biz Stone skriver i Blogger Knowledge mer om boken, speciellt om kopplingen till bloggar: The Wisdom of Blogs:


Två citat:

Every day, aggregators collect the diverse, decentralized opinions contained within blog posts and organize them. In the case of Blogdex, posts are put into a numbered list based on popularity. Popularity is measured by how many times a particular news story or web page has been linked to. These links are essentially votes in an ongoing campaign to elect information that is interesting, helpful, or enlightening. Instead of answering "How many jelly beans are in the jar?" the blog crowd is answering the unasked question, "What is worth my attention on the Web?"
...
So the next time you dash off something about your favorite local diner, offer up a two-line movie review, or simply write: "I'm going to Nepal so I can farm in the nude" in your blog and think that your voice is not as strong as it should be — think again. Not every individual post has to be a masterpiece. Does the lone bird see the cohesive beauty of the flock, but this fact remains: the whole is greater than the sum of all it's parts. As a blogger, you are both an individual force and a neuron in the giant, interconnected mind that is the blogosphere. Yes, it sounds like a bad sci-fi movie, but it's all true.

Posted by hakank at 07:34 FM Posted to Agentbaserad modellering | Blogging

juli 04, 2004

Trafikköer

Häromdagen funderade Jeroen Wolfers i Bilköns dynamik kring bilköer, varför de uppstår och hur man ska kunna komma rätt med dem. I en kommentar länkade jag till några tidigare anteckningar om detta fascinerande fenomen.


New Scientist skriver idag mer om traffikköer i Bad driving the secret to traffic forecasts:
A traffic simulation system is helping drivers by predicting jams on Germany's autobahn network up to an hour before they happen. The secret of its success is to take into account the way real drivers - and their cars - behave.
...
But this synchronised flow is unstable. One car pulling into another lane and forcing the driver behind to brake hard is enough to start traffic bunching up. This can quickly develop into a jam that propagates backwards through the traffic like a wave. Failure to predict this "pinch effect" has stymied past attempts to model traffic flow.

Now Michael Schreckenberg and colleagues at the University of Duisburg-Essen in Germany have developed a computer model that successfully reproduces the pinch effect. "It is the first model to reproduce all known traffic states," says team member Robert Barlovic.


Systemet används i Tyskland, på Verkehrsinformationssystem autobahn. (Det finns en engelsktextad version för den som inte är så hemma på tyska: klicka på "english version" längst ner i vänsterspalten.)

Det har till viss del fallit på eget grepp eftersom bilförarna nu utnyttjar informationen som lämnas av systemet till att planera sin bilkörning vilket man tydligen inte hade räknat med (min fetning nedan):

Its forecasts, which predict conditions up to an hour ahead, are displayed on the web at www.autobahn.nrw.de. More than 90 per cent of time, it correctly predicts traffic density.

But the website has already become a victim of its own success, admits Schreckenberg. Some of the 300,000 people a day who are visiting the site are replanning their journeys on the basis of its forecasts, and this is beginning to make the forecasts themselves less accurate. And soon it could get even worse when the website becomes available on 3G cellphones, he says.

So the researchers are now trying to adjust the way the traffic information is provided to drivers to take this destructive effect into account. One idea, says Schreckenberg, might actually be to provide less complete traffic information to encourage drivers to adopt more varied strategies for evading congestion, so they do not all flock to the same exits.


Detta visar, om inte annat, att komplexa system är ... komplexa och väldigt svåra att förutse i sin helhet. Jag undrar om inte Thorvald med sin systemdynamiska känsla skulle insett dessa problem i ett långt tidigare skede. För mer i ämnet systemdynamik se t.ex. översiktsidan Systemdynamik - System Dynamics.


Se även:
Forskningsgruppens publikationer finns via menyvalet "Publications" eller via sidan för Robert Barlović. T.ex.
Mechanical restriction versus human overreaction triggering congested traffic states (PDF).
Pinch Effect in a Cellular Automaton (CA) Model for Tra c Flow (PDF)
Adaptive Traffic Light Control in the ChSch Model For City Traffic (PDF).

Posted by hakank at 10:02 FM Posted to Agentbaserad modellering | Komplexitet/emergens

juli 03, 2004

Journal of Artificial Societies and Social Simulation -- nytt nummer

Senaste numret (Volume 7, Issue 3) av Journal of Artificial Societies and Social Simulation (JASSS) innehåller bland annat följande artiklar:

The Structure and Logic of Interdisciplinary Research in Agent-Based Social Simulation
From Classroom Experiments to Computer Code
ALEX3: a Simulation Program to Compare Electoral Systems
Case-Based Reasoning, Social Dilemmas, and a New Equilibrium Concept
Reputation in Artificial Societies: Social Beliefs for Social Order (review)
An Introduction to Multi-Agent Systems (review)

Upptäckte nu att det finns ett RSS-flöde till JASSS.

Posted by hakank at 08:57 FM Posted to Agentbaserad modellering

juli 01, 2004

James Surowiecki "The Wisdom of Crowds" - kort beskrivning inför en eventuell bokbeställning

Har virtuellt stött på denna bok flera gånger den senaste tiden, och kände att det var dags att skriva lite om den. Om inte annat för att strukturera upp intrycken kring den.

Den fullständiga titeln är The Wisdom of Crowds: Why the Many Are Smarter Than the Few and How Collective Wisdom Shapes Business, Economies, Societies and Nations. Författare är James Surowiecki.

Bara titeln är fängslande "The Wisdom of Crowds". Vad kan det finnas för visdomar i en samling individer? Åtskilliga om man ser på naturen i övrigt, t.ex. myrsamhällen och termiter. (Se mer om detta i anteckningarna i Agentbaserad modellering.)

Nu vet jag inte riktigt hur mycket sådant som faktiskt diskuteras eller refereras i boken. Hur som helst, på beskrivningarna nedan verkar boken onekligen intressant.


Förlaget Random Books har en sida tillägnad boken, där den presenteras på följande sätt:
In this endlessly fascinating book, New Yorker columnist James Surowiecki explores a deceptively simple idea that has profound implications: large groups of people are smarter than an elite few, no matter how brilliant?better at solving problems, fostering innovation, coming to wise decisions, even predicting the future.

Det finns även en Q&A med författaren. Så här beskrivs en crowd:

A "crowd," in the sense that I use the word in the book, is really any group of people who can act collectively to make decisions and solve problems. So, on the one hand, big organizations?like a company or a government agency?count as crowds. And so do small groups, like a team of scientists working on a problem. But just as interested?maybe even more interested?in groups that aren't really aware themselves as groups, like bettors on a horse race or investors in the stock market. They make up crowds, too, because they're collectively producing a solution to a complicated problem: the bets of people betting on a horse race determine what the odds on the race will be, and the choices of investors determine stock prices.

Och fortsätter med frågan

Under what circumstances is the crowd smarter?

There are four key qualities that make a crowd smart. It needs to be diverse, so that people are bringing different pieces of information to the table. It needs to be decentralized, so that no one at the top is dictating the crowd's answer. It needs a way of summarizing people's opinions into one collective verdict. And the people in the crowd need to be independent, so that they pay attention mostly to their own information, and not worrying about what everyone around them thinks.
...
When you talk about using the crowd to make a decision, are you talking about consensus?

No, and this is one of the most important points in the book. The wisdom of crowds isn't about consensus. It really emerges from disagreement and even conflict. It's what you might call the average opinion of the group, but it's not an opinion that every one in the group can agree on. So that means you can't find collective wisdom via compromise.

Avslutningen är bra och upplyftande:

I think the most important lesson is not to rely on the wisdom of one or two experts or leaders when making difficult decisions. That doesn't mean that expertise is irrelevant, or that we don't need smart people. It just means that together all of us know more than any one of us does.

Vilket påminner om det som Mitchel Resnick skriver i Turtles, Termites, and Traffic Jams, nämligen att vi behöver träna oss i att inte alltid försöka hitta en specifik chef, designer eller skapare som förklaringsorsak till de komplexa fenomen som finns i naturen och samhällen: Det kan helt enkelt vara ett samspel mellan agenter (intelligenta eller inte).


En mer fullödig recension av "The Wisom of Crowds" från BusinessWeek Online: Heeding The Herd Instinct.

James Surowiecki skriver bland annat "The Financial Page" i The New Yorker. Hittade tyvärr ingen fullständig förteckningar av hans artiklar, däremot gjordes en sökmotorsökning.

Några andra intervjuer: The New Yorker och The Motley Fool (NPR, Radio).

Surowiecki skrev nyligen Wired-artikeln Smarter Than the CEO (som f.ö. Lars Olofsson skrev om för en månad sedan.)


Avslutningsvis kommer ett bekännande: Beställningen på boken skickades precis iväg till sedvanlig e-boklåda.

Posted by hakank at 08:28 EM Posted to Agentbaserad modellering | Comments (7)

april 03, 2004

Senaste JASSS

Senaste JASSS (Journal of Artificial Societies and Social Simulation) innehåller bland annat följande artiklar.

Stanislaw Raczynski: Simulation of The Dynamic Interactions Between Terror and Anti-Terror Organizational Structures
Abstract:
A discrete-event model of the dynamics of certain social structures is presented. The structures include terrorist organizations, anti-terrorism and terrorism-supporting structures. The simulation shows the process of creating the structures and their interactions. As a result, we can see how the structure size changes and how the interactions work, and the process of destroying terrorist organization links by the anti-terrorist agents. The simulation is agent-oriented and uses the PASION simulation system.


Bruce Edmonds, David Hales: When and Why Does Haggling Occur? Some suggestions from a qualitative but computational simulation of negotiation
Abstract
We present a computational simulation which captures aspects of negotiation as the interaction of agents searching for an agreement over their own mental model. Specifically this simulation relates the beliefs of each agent about the action of cause and effect to the resulting negotiation dialogue. The model highlights the difference between negotiating to find any solution and negotiating to obtain the best solution from the point of view of each agent. The later case corresponds most closely to what is commonly called "haggling". This approach also highlights the importance of what each agent thinks is possible in terms of actions causing changes and in what the other agents are able to do in any situation to the course and outcome of a negotiation. This simulation greatly extends other simulations of bargaining which usually only focus on the case of haggling over a limited number of numerical indexes. Three detailed examples are considered. The simulation framework is relatively well suited for participatory methods of elicitation since the "nodes and arrows" representation of beliefs is commonly used and thus accessible to stakeholders and domain experts.


Piergiuseppe Morone, Richard Taylor: Small World Dynamics and The Process of Knowledge Diffusion: The Case of The Metropolitan Area of Greater Santiago De Chile
Abstract
This paper aims to understand some of the mechanisms which dominate the phenomenon of knowledge diffusion in the process that is called 'interactive learning'. We examine how knowledge spreads in a network in which agents have 'face-to-face' learning interactions. We define a social network structured as a graph consisting of agents (vertices) and connections (edges) and situated on a grid which resembles the geographical characteristics of the metropolitan area of Greater Santiago de Chile. The target of this simulation is to test whether knowledge diffuses homogeneously or whether it follows some biased path generating geographical divergence between a core area and a periphery. We also investigate the efficiency of our 'preference' model of agent decision-making and show that this system evolves towards a small-world type network.

Simulering (i Java) finns att ladda ner här.

Posted by hakank at 10:57 FM Posted to Agentbaserad modellering

februari 07, 2004

Städer, agenter, nätverk och emergensteori

CASA (Center for Advanced Spatial Analysis) verkar vara ett intressant ställe. För en lista över projektteman se Research at CASA. Några exempel: Agent Based Models, Networks and Cities och The original CASA Pages.


På sidan CASA Working Paper finns flera papers som kan vara värt att studera vidare. En av författarna är Michael Batty som bland annat skrivit boken Fractal Cities (från 1994, och jag har inte läst den). Boken är tydligen slut på förlaget, här är en Amazon-länk till författarens böcker. Se även Books by CASA Staff för fler böcker.


Michael Batty: The Emergence of Cities: Complexity and Urban Dynamics
Abstract:
This paper presents an approach to urban dynamics that generalizes the traditional rank-size model first popularized by Zipf (1949). It argues that we need to define the rate at which new cities emerge and old cities disappear within the apparent macro stability posed by Zipf s Law. We illustrate this with a reworking and extension of Zipf s analysis of the US urban system, taking his analysis from 1790 to 1930 forward to the year 2000. In doing so, we introduce a variety of devices to detect urban change based on traces through the rank-size phase space, trajectories using a rank-time clock, and the definition of urban half-lives. We set this analysis within the wider context of stochastic simulation that is currently dominating discussion of scaling processes such as these.


Michael Batty: Agents, Cells and Cities: New Representational Models for Simulating Multi-Scale Urban Dynamics
Abstract:
New forms of representation at a fine spatial scale, where units of space are conceived as cells and populations as individual agents, are currently changing the way we are able to simulate the evolution of cities and related systems. In this paper, we review progress to date in this field. We show how these new approaches are consistent with traditional urban models that have gone before with the emphasis no longer being on spatial interaction but on the dynamics of development and local movement. We first introduce a generic structure for urban simulation based on ideas about spatial evolution as reaction and diffusion, and then show how problems conceived in terms of cells, or agents, or both enable new implementations of this generic model. We sketch the rudiments of cellular automata (CA) which emphasises rules of development, and agent-based models which focus on how agents respond to attributes of their environment often encoded in cellular landscapes. We develop various exemplars based on residential location to impress the way these approaches work. Three applications are then presented at very different spatial scales: first pedestrian movement at the building scale, then the evolution of systems of cities at a country scale, and finally urban growth at the city scale. In developing these approaches, we show how cellular and agent-based models have the potential for explicitly incorporating spatial interaction and transportation which is their current weakness. We conclude with proposals that formal policy analysis in this domain should always be informed by more than one approach.


Michael Batty: Agent-Based Pedestrian Modelling
Abstract:
When the focus of interest in geographical systems is at the very fine scale, at the level of streets and buildings for example, movement becomes central to simulations of how spatial activities are used and develop. Recent advances in computing power and the acquisition of fine scale digital data now mean that we are able to attempt to understand and predict such phenomena with the focus in spatial modelling changing to dynamic simulations of the individual and collective behaviour of individual decision-making at such scales. In this Chapter, we develop ideas about how such phenomena can be modelled showing first how randomness and geometry are all important to local movement and how ordered spatial structures emerge from such actions. We focus on developing these ideas for pedestrians showing how random walks constrained by geometry but aided by what agents can see, determine how individuals respond to locational patterns. We illustrate these ideas with three types of example: first for local scale street scenes where congestion and flocking is all important, second for coarser scale shopping centres such as malls where economic preference interferes much more with local geometry, and finally for semi-organised street festivals where management and control by police and related authorities is integral to the way crowds move.


Joana Barros, Fabiano Sobreira: City of Slums: self-organisation across scales
Introduction:
The city is certainly a fine example of a complex system, where the parts can only be understood through the whole, and the whole is more than the simple sum of the parts. In the present paper we explore the idea that some of these parts are themselves complex systems and the interrelation between complex subsystems with the overall system is a necessary issue to the understanding of the urban complex system. Spontaneous settlements are clear examples of complex subsystems within a complex urban system. Their morphological characteristics combined with their development process are traditionally understood as chaotic and unorganised. And so are Third World cities, traditionally known for their inherent chaotic and discontinuous spatial patterns and rapid and unorganised development process. The paper consists in a brief theoretical analysis developed on the interrelationship between two urban processes across scales: the local process of formation of inner-city squatter settlements and the global process of urban growth. What is the role that spontaneous settlements play in the global dynamics of the city? We explore this issue by analysing experiments of City-of-slums , an agent-based model that focuses on the process of consolidation of inner-city squatter settlements within a peripherisation process. The paper also includes two previous studies on these topics where the dynamics of these two urban processes are examined as two isolated complex systems and an analysis of the morphological fragmentation of the distribution of spontaneous settlements within the overall city and within the spontaneous settlements themselves. Based on these analyses, we conclude with a brief discussion on the role of self-organisation in the socio-spatial dynamics of Third World cities.

Se även sidan Networks Thinkers där, förutom Michael Batty, andra författare finns listade med dokument om liknande saker, t.ex. Christopher Alexander och Nikos Salingaros.

Posted by hakank at 11:54 FM Posted to Agentbaserad modellering | Komplexitet/emergens

februari 05, 2004

Physics of Society

Via Explikation hittades Guardian Unlimited-artikeln Futurology gets a little more exact som beskriver "physics of society", olika modeller för att förklara samhällsfenomen, bland annat agentbaserade. (Explikation gör även en jämförelse med Asimons psykohistoria, vilken läs.)

Ett utdrag ur artikeln:
In the past few years, physicists have started applying their ideas to the social sciences in an attempt to figure out whether there exists a "physics of society". At the same time, social and political scientists have begun to adopt some of the methods pioneered in physics to understand and predict the behaviour of large groups of people. Unlikely as it might sound, there are signs that aspects of social behaviour follow mathematical laws akin to those obeyed by insensate matter in the physical sciences.
...
Social physics won't solve all of society's problems, but it might provide a more rational basis for making social decisions. It can be hard to predict the effect of particular laws and policies once they are unleashed on a highly interactive population. By using agent-based modelling, and by understanding the analogies that such models often show with behaviour seen in physics, it might become possible to base some of those decisions on more than wishful thinking or dodgy statistics. In other words, it might become easier to anticipate the kinds of society that might result from certain choices. The hardest issue, of course - and here physics can offer no help - is to decide what kind of society we want in the first place.

Artikeln avslutas med en kort presentation av artikelförfattaren Philip Ball där det nämns att denne kommit ut med en ny bok Critical Mass vars underrubrik varierar. I artikeln är den "the Physics of Society", på Amazon står det "How One Thing Leads to Another".

Ett utdrag ur boken finns hos Random House.

Se även Seminar Notes On 'The Physics of Institutions' (PDF) av Philip Ball och Paul Ormerod, som handlar om samma saker som i boken. Bilder saknas tyvärr

Abstract: Philip Ball traces the development of statistical physics, first proposed by James Clerk Maxwell and Ludwig Boltzman and shows how its principles can be used to understand human systems. He shows how rules of interaction between agents can give rise to such phenomena as phase change and self organised criticality and looks at the use of such models for understanding traffic states and the evolution of business organisations, as well as other social science issues such as the effect of social forces on marriage. Paul Ormerod looks at models used to tackle racial segregation, financial markets and crime studies and suggests how powerful insights into the aggregate properties of human organisations can be gained using quite simple agent characterisation and rules of interaction.

Posted by hakank at 10:12 FM Posted to Agentbaserad modellering | Dynamiska system | Komplexitet/emergens

februari 04, 2004

Undersökning av Java-system för agentbaserad modellering

I dokumentet Evaluation of free Java-libraries for social-scientific agent based simulation, skrivet av Robert Tobias och Carole Hofmann, görs en utvärdering av Java-system för agentbaserad modellering. Dokumentet innehåller inte så mycket mer än en diskussioner kring och utvärdering av kriterier som sådana system bör ha.

Vissa krav uppfylldes dåligt av de testade system, t.ex. "Support for project organization" och "Support for communication". Tyvärr får kriteriet "Ease of Use" som bäst 3 av maximalt 6 poäng.

Det system som fick flest poäng är RePast, vilket också råkar vara denne bloggantecknares favorit. De övriga inblandade var Javaversionen av Swarm, Quicksilver (det verkar dock vara något konstigt med denna Sourceforge-länk; sök på "Quicksilver" och välj det projekt som är om agenter) samt VSEit. I appendix nämns de system som valdes bort och av vilken avledning.


Abstract:
This paper compares four freely available programming libraries for support of social scientific agent based computer simulation: RePast, Swarm, Quicksilver, and VSEit. Our aim is evaluation to determine the simulation framework that is the best suited for theory and data based modeling of social interventions, such as information campaigns. Our first step consisted in an Internet search for programming libraries and the selection of suitable candidates for detailed evaluation on the basis of 'knock out' criteria. Next, we developed a rating system and assessed the selected simulation environments on the basis of the rating criteria. The evaluation was based on official program documentation, statements by developers and users, and the experiences and impressions of the evaluators. The evaluation results showed the RePast environment to be the clear winner. In a further step, the evaluation results were weighted according to effort/time/energy saved by social scientists by using the particular ready-made programming library as compared to doing their own programming. Once again, the weighted results show RePast to win out over the other Java based programming libraries examined.

Summering av bedömningarna:

Even though the simulation frameworks evaluated show only minor differences in their scores on most of the individual criteria, taking all the criteria together yields a clear winner: RePast. The total scores of the lesser-known simulation frameworks, Quicksilver and VSEit, are similar and much lower than the total score of RePast. For 19 criteria and with a difference of at least 20 points, RePast is superior to these on average in all of these criteria. Quicksilver rates higher than RePast only on support for Monte Carlo simulations and for close contact between developer and users. What is surprising is that RePast beats Swarm, which was used as a reference here even though it is actually not suitable due to its programming language. Except for the criterion "user base," RePast equals or surpasses Swarm on every criterion.

Man har sedan en brasklapp angående värdet av den gjorda bedömningen:

The difficulty in evaluating these simulation frameworks lies mainly in the fact that it is practically impossible to gain extensive practical experience with the frameworks within a period of a few weeks. To be able to make valid statements about some key criteria, one would need at least several months of application practice. For this reason, the present evaluation is really mainly a theoretical one. The ratings were made mainly based on documentation and technical references. Where possible, we included information supplied by developers and users. It is very possible that the rating results would look very different after having implemented the frameworks over a long period of time.


P.S. Dokumentet är publicerat i tidskriften JASSS (Journal of Artificial Societies and Social Simulation). Där finns många andra relevanta dokument kring simulering av sociala fenomen etc.

Posted by hakank at 04:18 EM Posted to Agentbaserad modellering

februari 02, 2004

Agent-modelleringen i Lord of the Rings

Letade efter information hur man modellerat krigsagenterna i Lord of The Rings. Här är lite av det som hittades. Tips om mer detaljerade beskrivningar av agent-modelleringen emottages tacksamt.

Lord of The Rings: Inside the Effects med flera video/intervjuer som beskriver systemet. (Tack Ulf!)

Massive Animation Software, dvs systemet som använts.


Sedan hittades den trevliga översiktsartikeln Massive: Multiple Agent Simulation System in a Virtual Environment (PDF) skrivet av Guy Davis. (Tyvärr blev det problem att skriva ut dokumentet, men det gick finfint att läsa i AcrobatReader, dock inte kopiera.)

Detta dokument har följande litteraturlista:

Posted by hakank at 08:30 EM Posted to Agentbaserad modellering

Complexity Digest

Via senaste Complexity Digest


K. Smith, H. Brighton, S. Kirby
Complex Systems In Language Evolution: The Cultural Emergence.
Abstract:
Language arises from the interaction of three complex adaptive systems - biological evolution, learning, and culture. We focus here on cultural evolution, and present an Iterated Learning Model of the emergence of compositionality, a fundamental structural property of language. Our main result is to show that the poverty of the stimulus available to language learners leads to a pressure for linguistic structure. When there is a bottleneck on cultural transmission, only a language which is generalizable from sparse input data is stable. Language itself evolves on a cultural time-scale, and compositionality is language's adaptation to stimulus poverty.


Stefano Battiston, Gérard Weisbuch, Bonabeau
Decision Spread In The Corporate Board Network (PDF)
Abstract:
Boards of large corporations sharing some of their directors are connected in complex networks. Boards are responsible for corporations long-term strategy and are often involved in decisions about a common topic related to the belief in economical growth or recession.

We are interested in understanding under which conditions a large majority of boards making a same decision can emerge in the network. We present a model where board directors are engaged in a decision making dynamics based on herd behavior . Boards influence each other through shared directors.

We find that imitation of colleagues and opinion bias due to the interlock do not trigger an avalanche of identical decisions over the board network, whereas the information about interlocked boards decisions does. There is no need to invoke global public information, nor external driving forces.

This model provides a simple endogenous mechanism to explain the fact that boards of the largest corporations of a country can, in the span of a few months, take the same decisions about general topics.

Marcel Albers, Catholijn M. Jonker, Mehrzad Karami, Jan Treur
Agent Models And Different User Ontologies For An Electronic Market Place (PDF)
Abstract:
In this paper the agent-based electronic market architecture GEMS is described. The market incoporates different user perspectives: consumers, retailers, and producers. Ontologies for the different user perspectives are included. Knowledge is included to relate information from the different perspectives; for example evaluation knowledge that can be used to derive product evaluations in terms of user ontology from product information based on producer ontology. Agent models are used as a high-level design structure for the architecture. It is shown how this combination of agent models, ontologies and knowledge provides an adequate approach to the distributed and knowledge-intensive character of the application.

Bruce Bower
Sleeper Effects: Slumber may fortify memory, stir insight
There's nothing like a good night's sleep to get some serious thinking done. That, at least, is the theme of two new investigations, one conducted with rodents and the other with people.

Valdis Krebs
Divided We Stand... Still:
Last year I created a network map of political books based on purchase patterns from major web book retailers. The network revealed a divided populace... at least amongst book readers. I was curious to see what, if anything, had changed in the patterns in 2004.
...
It appears that the many of the books have changed from last year but the pattern is the same. Two distinct clusters, with dense internal ties have emerged. These political books are preaching to the converted! T

Posted by hakank at 06:56 EM Posted to Agentbaserad modellering | Komplexitet/emergens | Social Network Analysis/Complex Networks

januari 23, 2004

Evolving a Stigmergic Self-Organized Data-Mining

Vitorino Ramos, Ajith Abraham:
Evolving a Stigmergic Self-Organized Data-Mining (PDF).

Abstract:

Self-organizing complex systems typically are comprised of a large number of frequently similar components or events. Through their process, a pattern at the global-level of a system emerges solely from numerous interactions among the lower-level components of the system. Moreover, the rules specifying interactions among the system’s components are executed using only local information, without reference to the global pattern, which, as in many real-world problems is not easily accessible or possible to be found. Stigmergy, a kind of indirect communication and learning by the environment found in social insects is a well know example of self-organization, providing not only vital clues in order to understand how the components can interact to produce a complex pattern, as can pinpoint simple biological non-linear rules and methods to achieve improved artificial intelligent adaptive categorization systems, critical for Data-Mining. On the present work it is our intention to show that a new type of Data-Mining can be designed based on Stigmergic paradigms, taking profit of several natural features of this phenomenon. By hybridizing bio-inspired Swarm Intelligence with Evolutionary Computation we seek for an entire distributed, adaptive, collective and cooperative self-organized Data-Mining. As a real-world / real-time test bed for our proposal, World-Wide-Web Mining will be used. Having that purpose in mind, Web usage Data was collected from the Monash University’s Web site (Australia), with over 7 million hits every week. Results are compared to other recent systems, showing that the system presented is by far promising.

KEYWORDS: Self-organization, Stigmergy, Data-Mining, Linear Genetic Programming, Distributed and Collaborative Filtering.

Läs även Självorganisation och data mining/data analys, samt stigmergy för några av författarnas tidigare arbeten samt länkar om stigmergi.

Posted by hakank at 08:17 FM Posted to Agentbaserad modellering | Machine learning/data mining

december 15, 2003

NetLogo version 2.0 samt lite Dennett

NetLogo version 2.0 kom ut häromdagen. Jag har skrivit om detta trevliga system för agent-baserad modellering tidigare. Se t.ex. Agent-baserad modellering - simuleringar av emergenta fenomen och Länkdump efter restaurangbesök.

Några nyheter (förutom en del ändringar i språket): man stödjer nu även Mac OS X, Java Swing används i stället för AWT och det går överhuvudtaget snabbare nu. Systemet kräver minst Java version 1.4.1, version 1.4.2 rekommenderas.
Systemet kan laddas ned via Download-sidan.

En stor fördel med systemet är att det följer med cirka 150 modeller som man kan studera (eller "leka med") även om man inte själv programmerar/modellerar.

På sajten finns det även modeller skrivna av andra men de följer inte med i paketet: NetLogo User Community Model, där det brukar komma en handfull nya modeller i månaden. En av de senaste var Artificial Financial Market. Klicka på "Run [modellnamn] in your browser" för att köra en modell via webben, eller ladda ner .nlogo-filen och kör lokalt.

När den nya versionen kom nyupptäckte jag några modeller kallade "Genetic Drift" som utgår från det Daniel Dennett skriver i sin bok Darwin's Dangerous Idea. Modellerna är GenDrift P global, GenDrift P local, GenDrift T interact samt GenDrift T

Början på beskrivningen av den förstnämnda modellen (GenDrift P global) är: This model is an example of random selection. It shows that patches that randomly exchange colors converge on a single color. The idea, explained in more detail in Dennett's "Darwin's Dangerous Idea", is that trait drifts can occur without any particular purpose or 'selecting pressure'.

Jag har inte läst Dennetts bok, men blev nu intresserad.


Några andra länkar:
NetLogo Users (yahoo!-forum)
NetLogo Learning Lab (hos Modeling Complexity)

Posted by hakank at 07:27 EM Posted to Agentbaserad modellering

november 02, 2003

Ny JASSS ute

Ett nytt nummer av online-skriften Journal of Artificial Societies and Social Simulation finns nu för beläsande. I en tidigare anteckning skrevs en kort presentation av tidskriften

Ett urval:
Social Attitudes: Investigations with Agent Simulations Using Webots av Ivica Mitrovic and Kerstin Dautenhahn
Simulations of Group Dynamics with Different Models av Jürgen Klüver och Christina Stoica
Recension av Dynamic Social Network Modelling and Analysis: Workshop Summary and Papers (recensionen skriven av Sandra Gonzalez)
Sim2Web: an Open Source system for web-enabling economic and financial simulations av Sergio Margarita och Michele Sonnessa.

Posted by hakank at 09:00 FM Posted to Agentbaserad modellering | Social Network Analysis/Complex Networks | Comments (2)

oktober 28, 2003

Tillit och anseende i ekonomiska transaktioner

Experimental games for the design of reputation management systems (PDF) av Claudia Keser.

Abstract
Trust between people engaging in economic transactions affects the economic growth of their community. Reputation management systems, such as the Feedback Forum of eBay Inc., can increase the trust level of the participants. We show in this paper that experimental economics can be used in a controlled laboratory environment to measure trust and trust enhancement. Specifically, we present an experimental study that quantifies the increase in trust produced by two versions of a reputation management system. We also discuss some emerging issues in the design of reputation management systems.

(Via www.smartmobs.com.)

Posted by hakank at 08:27 EM Posted to Agentbaserad modellering

oktober 20, 2003

Recension: Michael Crichton 'Prey'

För ett antal veckor sedan läste jag klart Michael Crichtons Prey. Av lite olika anledningar har det tagit ett tag innan denna recension skrivits.

Min tidigare erfarenhet av Crichton är blandad. Jag blev besviken på Jurassic Park eftersom det mest var jakt och suspense, vilket jag inte tycker är så skoj. Det lilla som handlar om kaosteorin var heller inte så upplyftande. I och för sig är boken rätt välskriven för genren (om man nu tycker om sådant). Andra böcker som jag läste för en massa år sedan, såsom Andromeda Strain och The Terminal Man ingav mig ungefär samma känsla

Så det var med rätt låga förväntningar jag började läsa Prey. Fast kanske ändå inte, eftersom anledningen till att jag började med boken var att boken har fyra sidor litteraturreferenser i ämnena nanoteknologi och agent-baserad modellering/swarm intelligens, varav det sistnämnda är mycket spännande. (Se nedan för lite blogganteckningar om detta.)

Min fråga när jag började läsa var då: Vad kan han skriva om svärmintelligens, månne? Eftersom Crichton är en teknikkritisk nisse (vilket jag uppskattar mycket) antog jag att det skulle bli elände och biljakter, hur han nu skulle få ihop detta.

Tack och lov visade det sig Prey vara en riktigt sidvändare! Vad var det då i boken som gjorde detta möjligt?

Främst var det två skäl. Först: Till skillnad från t.ex. Jurassic Park är den mycket mer personligt skriven. Den är skriven i jag-form och Crichton ger mer karaktärsdrag hos huvudpersonerna; kanske inte så mycket, men tillräckligt för att det ska bli intressant.

Det andra skälet är att han skriver mycket om agentbaserad modellering/svärmintelligens. Boken skulle faktiskt kunna vara en introduktion till detta ämne; man kan se den som en väldigt lång populärvetenskaplig tidningsartikel om agentbaserad modellering (och nanoteknologi), interfolierad med lite action.

De förklaringar Crichton skriver om de ämnen jag känner till, är ungefär lika bra som andra populariseringar jag läst. Visst förenklar och överdriver han en del, men det är inget som jag stördes av i alla fall. Man kan i och för sig fråga sig hur rimligt det är att en person som är mitt inne en kritisk situation börjar skriva ett par sidor om teoron eller tekniken bakom problemet. Det störde mig dock inte speciellt mycket.

Nå, hur var actionscenerna då? De var faktiskt inte alls så dumma, och föredömligt få. Naturligtvis är det den senare delen av boken som har dessa scener. Med Yuen Woo-Ping som actioninstruktör skulle det kunna bli en underbar film. (Yuen Woo-Ping är kampscensregissören till bland annat "Crouching Tiger, Hidden Dragon", "Matrix", "Tai Chi Master" etc. F.ö. är han kampsceninstruktör till cirka 7 av mina 10 favorit-kungfu-filmer, de tre nämnda inkluderade.) Det krävs möjligen lite kreativ rewriting, som att alla huvudpersoner är Kung-Fu-mästare, men det vore ett billigt pris att betala.


Ett slutomdöme
Boken finns numera på listan över böcker jag tänker läsa om nästa år, om inte
tidigare. För mig är det ett mycket högt betyg.


På denna reading list finns Prey med tillsammans med en massa av mina övriga favoritböcker i detta och näraliggande ämnen.

Förutom "Fragile Dominion" har jag samtliga böcker, fast Wolframs ANKOS har jag ännu inte börjat läsa ordentligt.

Information om workshopen som har denna trevliga litteraturlista finns på New Mexico Adventures in Modeling 2003-2004 Workshop. De använder ett av de system jag själv gärna använder, nämligen StarLogo.

Vidare läsning
Om ovanstående, inklusive böckerna i listan ovan, har jag skrivit ungefär här:


Uppdatering
Marcus på Commemoro skickade precis en TrackBack med sin recension av Prey.

Marcus borde fått en cred eftersom det var hans recension som gjorde att jag beslöt mig för att skriva min. Det får han därför nu: Cred till Marcus!

Posted by hakank at 12:44 EM Posted to Agentbaserad modellering | Artificiell intelligens | Böcker | Komplexitet/emergens | Comments (1)

september 24, 2003

Doyne Farmer om börsen

I Nature-artikeln Stock market traders show signs of zero intelligence berättas om börs-forskning gjord av Doyne Farmer och andra från Santa Fe Institute.

Market traders are not mindless. But if they were we might not notice the difference, claim J. Doyne Farmer, of the Santa Fe Institute in New Mexico, and co-workers.
...
Traders, it suggests, are rather like ants swarming chaotically through the guts of a great clock, barely affecting its ability to tick.

Papret som refereras är The Predictive Power of Zero Intelligence in Financial Markets av J. Doyne Farmer, Paolo Patelli, Ilija I. Zovko.

Abstract:
Standard models in economics are based on intelligent agents that maximize utility. However, there may be situations where constraints imposed by market institutions are more important than intelligent agent behavior. We use data from the London Stock Exchange to test a simple model in which zero intelligence agents place orders to trade at random. The model treats the statistical mechanics of the interaction of order placement, price formation, and the accumulation of stored supply and demand, and makes predictions that can be stated as simple expressions in terms of measurable quantities such as order arrival rates. The agreement between model and theory is excellent, explaining 96% of the variance of the bid-ask spread across stocks and 76% of the price diffusion rate. We also study the market impact function, describing the response of prices to orders. The nondimensional coordinates dictated by the model collapse data from different stocks onto a single curve, suggesting a corresponding understanding of supply and demand. Thus, it appears that the price formation mechanism strongly constrains the statistical properties of the market, playing a more important role than the strategic behavior of agents.

Posted by hakank at 11:16 EM Posted to Agentbaserad modellering | Komplexitet/emergens

september 23, 2003

Mer forskning om panik

Nature-artikeln Panicking mice find flaws in exit routes skriver om panik-forskning gjord på möss.

Panic-stricken mice are hinting at how people fleeing a confined space can hinder each other's escape. The animals could help to test computer models of crowd-control measures.

Caesar Saloma and colleagues at the University of the Philippines in Quezon City watched mice escape through doorways in a flooded chamber. Mice have a strong impulse to avoid water, so the researchers placed their rodents in a flooded cell with one or more exits.
...
Like us, mice fleeing from life-threatening danger look for the exit and make for it, pushing others aside if necessary. What's more, like panicking humans, the animals tend to follow one another rather than assessing the best exit route.

Skrifter av Caesar Saloma finns här

Som vanligt är det lite stökigt att hitta de paper som refereras i Nature-artiklar, så här länkas till alternativa källor.

I skrivande stund kommer jag inte åt det första papret som refereras i artikeln. Det skall finnas på annat ställe, men det verkar för närvarande vara strul med länkningen på sajten. Saloma, C., Perez, G. J., Tapang, G., Lim, M. & Palmes-Saloma, C.: Self-organized queuing and scale-free behavior in real escape panic.

Detta paper finns däremot: Perez, G. J., Tapang, G., Lim, M. & Saloma, C.: Streaming, disruptive interference and power-law behavior in the exit dynamics of confined pedestrians (PDF)

Se även blogganteckningarna Applåder och panik och Simulering av "Vågen", trafikfenomen och Crowd Dynamics där andra dokument/länkar finns.

Posted by hakank at 09:08 FM Posted to Agentbaserad modellering

september 21, 2003

Länkdump efter en fest

Här är lite spridda länkar med anledning av en liten och äkta delmängd av diskussionerna på gårdagens trevliga födelsedagsfest. Tack Ingar!

Jag vill även passa på att tacka Helene och Johan för namngivningsfesten tillägnad Vendela i rökstugan vid Svaneholmssjön. Underbart!


Fu Manchu-böcker
Tips gavs om en "mysterieförfattare": Sax Rohmer som jag inte känt till tidigare. En massa onlineböcker av Rohmer finns här.
En översikt av Rohmers verk finns på Sax Rohmer Bibliography.

Det som gjorde mig speciellt intresserad var att det sades att hans böcker inspirerade till den utomordentliga Marvel-serietidningen "Shang Chi's Händer - Mästaren på karate" (jaja, all kampkonst sådant kallades för karate i mitten på 70-talet). Originaltiteln var Master of Kung Fu
På föregående länk står det tydligt angående Marvels olika figurer: Among [the licensed characters] was Sax Rohmer's classic Asian villain, Fu Manchu.

Jag köpte nog alla nummer av "Shang Chi's Händer" ('74/'75) men lånade ut dem "för evigt". För några år sedan fick jag tag på ett gäng nummer igen och det blev ett härligt nostaliskt möte. Om man skulle behöva en värderingslista för tidningarna finns en sådan här.

The Precursors of Dr. Fu Manchu nämns, förutom Sax Rohmer, även Guy Boothby nämns. Det finns också några online-böcker av Boothby.

"Nobelpriset" i ekonomi
Efter en liten diskussion om Daniel Kahneman, som fick Nobelpriset i ekonomi 2002 (mer formellt: "Sveriges Riksbanks pris i ekonomisk vetenskap till Alfred Nobels minne 2002", se även nedan) pratades det om ekonomipriset 2001 som bland annat gick till George Akerlof för hans modell om marknader med asymmetrisk information, t.ex. begagnade bilar ("lemons").

Kort beskrivning:
George Akerlof demonstrated how a market where sellers have more information than buyers about product quality can contract into an adverse selection of low-quality products. He also pointed out that informational problems are commonplace and important. Akerlof's pioneering contribution thus showed how asymmetric information of borrowers and lenders may explain skyrocketing borrowing rates on local Third World markets; but it also dealt with the difficulties for the elderly to find individual medical insurance and with labour-market discrimination of minorities.

Hans nobelföreläsning finns här.

För den som vill leka själv finns en liten NetLogo-simulering av Akerlofs teori.

Jag kan åter rekommendera (se kommentaren) Daniel Kahnemans Nobelföreläsning Maps of Bounded Rationality.

Agentbaserad nationalekonomi
Kort därefter blev jag tillfrågad om jag visste någon bra referens till agentbaserad modellering nationalekonomi. Den bok jag snabbt rekommenderade var Thomas Schellings
Micromotives and Macrobehavior av, som innehåller några sidor om Akerlof. När jag läste avsnittet om Akerlofs lemons försökte jag hitta hans 'Market of 'Lemons'" men lyckades inte. (Hint! :-)

Se även Matematiska och statistiska "självklarheter" och Growing Artificial Societies - recension.

Agent-Based Computational Economics (ACE): Growing Economies from the Bottom Up av Leigh Tesfatsion finns mycket skoj saker.


Design av olika saker
Efter lite prat med en bildkonstnär om hur man designar cockpitar i flygplan kom vi även in på design av hemsidor och hur man kunde göra dem bättre och mer logiska. Ett av problemen är ju att de ska vara användbara av både en nybörjare och en "power user".

Några referenser jag i hastigheten kom på var Donald Norman's Design of everyday things (alldeles inspirativ bok om konsten att göra saker enkla att använda. Och svåra.) samt Jacob Nielsen skrifter.

Tidigare på dagen hade jag sett (via Mats Andersson) att internetworld i Sveriges sämsta sajter korade SAS-sajten till den värsta. Det hölls med om att den är lite väl plottrig och svårnavigerad.
Citat när SAS-sajten nämndes: "Det är tur att man kan ringa sin resebyrå för att få den information man behöver".

Posted by hakank at 07:05 EM Posted to Agentbaserad modellering | Diverse | Comments (4)

september 10, 2003

Recension av Mitchell Waldrop: Complexity

Detta är en liten recension av Mitchell Waldrop: Complexity: The Emerging Science at the Edge of Order and Chaos.


En av anledningarna till att jag började läsa böcker inom komplexitetsteori (emergensteori, självorganiserande system etc) är att jag har velat få en historisk bakgrund till forskningen kring komplexa nätverk. De böcker jag läst i detta ämne har berättat väldigt lite om det som föranledde forskningen, t.ex. det man forskade kring på Santa Fe Institute där Duncan Watts och Steven Strogatz var när Watts skapade sin inspirationgivande teori om komplexa nätverk.

När jag läste Johnsons Emergence: The Connected Lives of Ants, Brains, Cities, and Software blev jag lite besviken eftersom jag inte hittade så många direkta sådana kopplingar; boken är definitivt intressant att läsa av andra skäl, om inte annat för att den är rätt mycket nyare än Waldrops bok.

Waldrops berättar historien om just Santa Fe Institute, från historien bakom grundandet av institutet fram till någon gång 1992 då bokens gavs ut. Det beskrivs lättsamt hur många av nyckelpersonerna kom till institutet, var de gjorde innan och vad de gjorde under Santa Fe-tiden. Tyvärr slutar boken 1992, men det är ju inget att skälla på boken för. Han har kritiserats för att i princip enbart beskriva Santa Fe-folket, men det gör också att boken har fått en naturlig ram att skriva kring. Waldrop nämner också, om än parentetiskt, andra personer än de som besökt Santa-Fe.

Boken är skriven som en väldigt lång tidningsartikel, med anekdoter, utdrag från intervjuer av och lite citat från böcker/artiklar skrivna av huvudpersonerna. Det finns ett par huvudspår personifierade av Brian Arthurs forskning om ekonomi, John Hollands forskning om liv via genetiska algoritmer, Stuart Kauffmans om booleanska nätverk och självorganisation, Chris Langton om cellulära automater och artificiellt liv etc, samt hur deras teorier befruktar varandra. En av bokens standardansatser är att beskriva den ensamme forskaren som plötligt upptäcker att han inte är ensam om sina märkliga fundering om världen. Kanske lite väl programmatiskt men det funkar.

Det är mycket fascinerande att läsa boken, inget snack om det, men tyvärr ger den ibland ett splittrat intryck och jag förstår inte riktigt hur kapitelindelningen är gjord. Tydligen har James Gleicks bok Chaos varit ett stilistiskt föredöme, och jag har samma kritik mot Gleicks bok: rörig men beskriver ett mycket fascinerande ämne.

Informationen som ges i 'Complexity' är bra och intressant. Waldrop klarar rätt bra av att populärt förklara de olika begrepp som finns inom området: självorganisation, emergenta fenomen, artificiellt liv, genetiska algoritmer, cellulära automater etc. Troligen beror det på att han oftast använder forskarnas egna förklaringar, och metaforer och inte försökt skapa egna (krystade) förklaringar.

Man kan också notera att det inte finns en enda förklarande bild eller fotografi i boken. Det är synd, eftersom vissa begrepp skulle (trots allt) må bra av lite kompletterande bilder.

Personligen fick jag också reda på en massa kopplingar mellan olika forskningsområden jag inte haft klart för mig tidigare. Se t.ex. min blogganteckning Data mining, machine learning och emergens häromveckan.


Några kapitel som (positivt) står ut är det första kapitlet (om Brian Arthur) samt de två näst sista kapitlen om Doyne Farmer (en ständigt uppdykande personlighet!) respektive funderingarna vad emergensteorin kan ha för konsekvenser för "världen". Båda dessa kapitel kändes faktiskt som om de skulle vara lämpade som avslutningskapitel. I flera kapitel känns det dock som tomgångskörning och innehöll lite onödiga utvikningar. T.ex. när det berättas om Langtons olycka som gjorde honom förlamad i flera månader och beskrivs rätt långdraget över flera sidor. Fast på något sätt lyckas Waldrop ändå att få in det som ett viktigt led i Langtons utveckling av sina teorier.


På det hela taget är jag mycket nöjd med Waldrops bok och vill gärna rekommendera den till någon som är intresserad av komplexitet och emergenta fenomen. Eftersom den är lite gammal bör man dock komplettera med andra böcker.

Nå, har jag då fått reda på vad jag ville om relationen mellan emergensteorin och komplexa nätverk? Kanske inte fullt ut, men jag ser inte längre komplexa nätverk som en helt-plötsligt-uppdykande idé hos Duncan Watts eller Albert-Laszlo Barabasi, utan mer som en del i en längre och större forskningstradition.


Lite mer om vad jag skrivit om komplexitet (etc) finns i anteckningarna som finns i Dynamiska system. Se även anteckningarna i Social Network Analysis/Complex Networks.

Posted by hakank at 02:12 EM Posted to Agentbaserad modellering | Komplexitet/emergens | Social Network Analysis/Complex Networks

september 01, 2003

Data mining, machine learning och emergens

Sedan ett antal (4-5) år har jag varit intresserad av data mining och machine learning, och läst en hel del böcker om den mer statistiska approachen, artificiella neurala nätverk, genetiska algoritmer etc, men inte förrän på sistone upptäckt kopplingen till emergensteorin.

"Data mining" och "machine learning" betecknar olika saker men används ofta för samma sak, nämligen att utifrån en datamängd (eller system som genererar data) lista ut något om den process (etc) som genererat datan. Machine learning betecknar också forskning kring hur man skapar system som lär sig själva via input, t.ex. en bil som styr givet input till ett neuralt nätverk, backgammon-spelande system (via neurala nätverk/genetiska algoritmer), vilket är något som är tätare kopplat till emergensteorin än ren dataanalys.


En av de orsaker till att jag är fascinerad av data mining/machine learning (och statistisk analys) är just att man med hjälp av data kan skapa en "bild" av ett "system" för att se vad som döljer sig bakom, t.ex. lära ett begrepp med hjälp av exempel, lista ut köpvanor hos de som köper saker, se vilka attribut (faktorer) som är viktigast bland en stor mängd olika attribut etc etc.

Det verkar nästan magiskt att man kan göra sådant. Algoritmerna är relativt enkla så magin försvinner kanske lite grand när man läser mer i ämnet. Å andra sidan är jag fortfarande fascinerad när jag ser en duktig trollkonstnär även om jag vet hur denne gör sina tricks.


När jag nu har börjat läsa mer om komplexa adaptiva system utifrån emergensperspektivet har jag upptäckt viktiga länkar mellan neurala nätverk, genetiska algoritmer, och andra (själv)lärande system till emergensteorin.

Speciellt genetiska algoritmer skapades (i alla fall om man får tro Mitchell Waldrop i hans Complexity) för att undersöka teorin om hur sådana emergenta fenomen uppstår, liksom neurala nätverk skapades för att studera hur det mänskliga medvetandet fungerar. Andra tekniker, t.ex. Quinlans beslutsträd (se slutet på min anteckning JMLR Special Issue on Inductive Logic Programming) skapades bland annat för att förstå hur vi kan lära oss begrepp induktivt med hjälp av data, vilket kan ses som ett emergent fenomen eller åtminstone kopplat till detta.

Böckerna jag tidigare läst tar nämligen inte upp den emergenta sidan av forskningen utan behandlar i stort sett endast den tekniska delen, dvs teorin bakom (matematiken och/eller algoritmerna) eller hur man implementerar sådana system. Möjligen står det lite historiskt i inledningarna av böckerna, men alltså inget jag har "tänt till" på. Trist att jag inte upptäckt/insett detta tidigare!

Genetiska algoritmer har jag i princip sett endast som ett sätt att optimera lösningar, även om det har lockat lite med den biologiska kopplingen. Cellulära automater, som jag bland annat läste en del om när jag pluggade datalogi, sågs som teoretiska beräkningssystem, men inte som något emergent, även om jag tillbringade ett rätt stort antal timmar med Game of Life-simuleringar. Och Hofstadter skrev i sin Gödel Escher Bach-bok en hel del om emergenta fenomen.


Den första gången jag "nysåg" t.ex. genetiska algoritmer var i Duncan Watts bok Small Worlds, där han skrev om dem på ett sådant sätt att jag började bli intresserad igen, men eftersom jag inte ville avvika från min social network analysis/complex networks-väg så ignorerade jag denna "irrfärd".

Jag inser att jag - nu i min feberyra - möjligen överskattar kopplingarna. Men, hur som helst, data mining/machine learning är ett fascinerande område. (Man kanske inte ska blogga feberanfrätt i seriösare ämnen, liksom man inte bör blogga intoxikerad då...)


Böcker om data mining/machine learning
Här är några av de böcker jag läst om data mining/machine learning, beskrivet från den "tekniska sidan". Notera att dessa böcker alltså inte tar upp emergensfenomenet utan diskuterar en massa tekniker för att analysera datamängder eller lösa optimeringsproblem etc.


Tom Mitchell: Machine Learning
Är nog fortfarande den bästa introduktionsboken, även om den har några år
på nacken. Har ett kapitel om genetiska algoritmer som optimeringsmetod, liksom ett kapitel om neurala nätverk.


David J. Hand, Heikki Mannila, Padhraic Smyth: Principles of Data Mining
En inträngande genomgång om en massa olika tekniker att analysera data.


Richard O. Duda, Peter E. Hart, David G. Stork: Pattern Classification
En annan klassiker. Teknisk.


Jiawei Han, Micheline Kamber: Data Mining: Concepts and Techniques.
Behandlar ämnet utifrån ett databasperspektiv.


Ian H. Witten, Eibe Frank: Data Mining: Practical Machine Learning Tools and Techniques with Java Implementations.
Detta är en av mina biblar eftersom den beskriver mitt favorit-data mining-system (Weka). Den är inte lika teknisk som ovanstående böcker och behandlar inte allt som de gör. Däremot förklarar den de saker den förklarar på ett föredömligt sätt.


Michael J. A. Berry, Gordon Linoff:Data Mining Techniques For Marketing, Sales, and Customer Support
Lite gammal (1997) men behandlar data mining på ett konkret sätt, utifrån marknadsdata. Målgruppen är managementpersoner och kan läsas som en introduktion till data mining. Deras Mastering Data Mining: The Art and Science of Customer Relationship Management (från 2000) tyckte jag däremot inte alls lika bra om.


Se även mina bokrecensioner: Recension av Jesus Menas "Data Mining Your Website" och Recension av 'Building Data Mining Applications for CRM'.


Några lite mer lättsamma böcker:

Thomas A. Bass Predictors.
En underbar bok som berättar i en romanliknande form om några av hjältarna från både kaosforskningen och - visar det sig - emergensforskningen, nämligen Doyne Farmer och Norman Packard, som startar ett företag för att bli stenrika på börsen. De använder främst genetiska algoritmer och artificiella neurala nätverk för detta. Det står mycket lite om det tekniska men är en fascinerande resa.

Se även A few Prediction Company references.


David B. Fogel:
Blondie24
Självbiografi som berättar om hur författaren skapar ett Checkers-system med genetiska algoritmer och artificiella neurala nätverk. När jag nu tänker tillbaka på vad som står i boken är detta ett tydligt exempel på en "emergensapproach": författaren försöker att skapa en "riktigt" AI-system som utifrån nästan ingenting alls lär sig spelet och att spela riktigt bra. "Riktigt AI-system" i jämförelse med IBM:s schackmaskiner som "bara" är number crunching.

Själv har jag nu Prey av Michael Crichton som godnattlitteratur.
En vän till mig rekommenderade den och när han berättade att boken hade fyra sidors litteraturreferens om svärmintelligens, agent-baserad programmering/modellering samt Thomas Schellings 'Micromotives and Macrobehavior' var jag bara tvungen att köpa den. Speciellt långt har jag ännu inte kommit.

Posted by hakank at 07:26 EM Posted to Agentbaserad modellering | Böcker | Dynamiska system | Komplexitet/emergens | Machine learning/data mining

augusti 29, 2003

Forskning och Framsteg: Temanummer om självorganisation

Nummer 6/03 ("Senaste numret") av Forskning och Framsteg är ett temanummer om självorganisation.

Exempel: Artikeln Mönstersökarna beskriver forskningsområdet. I Design utan designer skrivs om "decentraliseringsprincipen", dvs hur fenomen som tidigare ansetts vara ledarstyrda (t.ex. fågelflockar) i själva verket uppstår ur individers (fåglarnas) individuella handlingar. Naturligtvis finns en länksida. Och som grädde på moset har de även en liten tävling.

Det finns andra intessanta artiklar, t.ex. Matematikerns universum, Sportens ojämlika bilder.

Boken Self-Organization in Biological Systems som nämns via länksidan, ligger just nu på posten och väntar på min avhämtning. Förvänta en recension. (Amazon-länk)

För mer om självorganisation, se t.ex. mina tidigare anteckningar Agent-baserad modellering - simuleringar av emergenta fenomen, Applåder och panik, Growing Artificial Societies - recension, samt Matematiska och statistiska "självklarheter".

Posted by hakank at 09:47 FM Posted to Agentbaserad modellering | Komplexitet/emergens

augusti 26, 2003

Brian Arthur: Lock-in och El Farol

I Growing Artificial Societies - recension skrev jag lite om kritik av traditionella ekonomisk teorier. En av de personer som alltid dyker upp i sådana diskussioner är Brian Arthur. Han nämns i flera böcker om komplexa nätverk och komplexitetsteori, så jag beslöt mig att kolla in lite mer vad han skrivit.


Det jag läst är ett fåtal dokument, vilket kanske kan vara en bra introduktion även för andra. Arthur har skrivit en andra saker, men just nu ville jag bara ha en lite mer övergripande syn. Anledningen till att det blev just dessa dokument får tillskrivas olika delar slumpen, googles PageRank samt medvetetet planerande.

Första kapitlet i Complexity: The Emerging Science at the Edge of Order and Chaos av Mitchell Waldrop handlar i stort sett endast om Brian Arthur. Här beskrivs hur Arthur var väldigt otillfredsställd med de förhärskande ekonomiska teorierna och hur han vände sig till biologin (främst molekylärbiologin) och fysiken, speciellt teorierna om icke-linjära system, för att få inspiration. Teorierna om lock-in beskrivs övergripande.

Många av de fenomen, speciellt i de högteknologiska branscherna, som Arthur skriver om i sina "lock-in"-dokument är i enlighet med maximen "åt den som har ska vara givet", dvs att den som redan är rik blir rikare. En svensk biblisk förklaring till detta uttryck finns här.

Teorin om lock-in innebär att en teknik som är tekniskt underlägsen kan, ofta av rena tillfälligheter, börja med en liten ledning över konkurrenterna, för att sedan ta över ("lock-in") hela eller stora delar av marknaden.


Positive Feedbacks in the Economy (PDF) publicerad i Scientific American, Feb. 1990.
Detta är en populärt hållen och läsvärd artikel om Arthurs "lock-in"-tankar som betonar den positiva (förstärkande) feedback, increasing returns, som finns i världen, till skillnad från den negativa (förminskande, neutraliserande) feedbacken, diminishing returns, som traditionella ekonomiska teorier bygger på.
Artikeln är mycket läsbar och har flera exempel, t.ex. varför VHS vann striden över Beta Max, QWERTY-tangentbordet etc. "Åt den som har ska vara givet".

Naturligtvis bör man här även göra en koppling till vad systemdynamikerna har sagt rätt länge.


Competing Technologies, Increasing Returns and Lock-in by Historical Events (PDF)
Detta är ett betydligt mer tekniskt paper än 'Positive Feedbacks in the Economy', där "tekniken" består av en sannolikhetsteoretisk diskussion. Den är snårigt här och där, men eftersom det är ett av de berömda papers som "alla" refererar till, är det bra att ha läst det.

Notera att jag hade problem att skriva ut de sista sidorna. Vad som saknas är - troligen - delar av Appendix och en litteraturförteckning.


Inductive Reasoning and Bounded Rationality (The El Farol Problem).
(Finns som PDF-dokument här.)
Detta paper är inte direkt kopplat till locked-in-teorin, men eftersom jag har läst om El Farol-problemet på ett flertal ställen var det lika bra att läsa även detta.

Här beskriver Arthur hur ekonomer bör tänka i sitt teoretiserande: i stället för att anta rationella "deduktiva" agenter (individer), ska man skapa teorier som handlar om induktiva agenter som endast har ofullständig (lokal) information om ett problem.

Han visar genom ett enkelt problem, El Farol-problemet, hur sådana resonemang kan göras. Det beskrivs på följande sätt:

Consider now a problem I will construct to illustrate inductive reasoning and how it might be modeled. N people decide independently each week whether to go to a bar that offers entertainment on a certain night. For concreteness, let us set N at 100. Space is limited, and the evening is enjoyable if things are not too crowded--specifically, if fewer than 60% of the possible 100 are present. There is no way to tell the numbers coming for sure in advance, therefore a person or agent: goes--deems it worth going--if he expects fewer than 60 to show up, or stays home if he expects more than 60 to go. (There is no need that utility differ much above and below 60.) Choices are unaffected by previous visits; there is no collusion or prior communication among the agents; and the only information available is the numbers who came in past weeks. (The problem was inspired by the bar El Farol in Santa Fe which offers Irish music on Thursday nights; but the reader may recognize it as applying to noontime lunch-room crowding, and to other coordination problems with limits to desired coordination.) Of interest is the dynamics of the numbers attending from week to week.

Notice two interesting features of this problem. First, if there were an obvious model that all agents could use to forecast attendance and base their decisions on, then a deductive solution would be possible. But this is not the case here. Given the numbers attending in the recent past, a large number of expectational models might be reasonable and defensible. Thus, not knowing which model other agents might choose, a reference agent cannot choose his in a well-defined way. There is no deductively rational solution--no "correct" expectational model. From the agents' viewpoint, the problem is ill-defined and they are propelled into a world of induction. Second, and diabolically, any commonalty of expectations gets broken up: If all believe few will go, all will go. But this would invalidate that belief. Similarly, if all believe most will go, nobody will go, invalidating that belief. Expectations will be forced to differ.

Diskussionerna som sedan följer är, intressant nog, snarlika de diskussioner som Thomas Schelling gör (1978) i sin Micromotives and Macrobehavior. Schellings bok är full av sådana exempel och (matematiskt enkla) diskussioner kring dem. Se även min anteckning Matematiska och statistiska "självklarheter" för lite mer om Schellings bok. (Jag vet dock inte om det fanns någon direkt påverkan mellan Schelling och Arthur.)

Papret är lätt att följa även om det är, liksom med Schelling, en hel del tal-swischande.

Det som skiljer Brian Arthurs paper från Schellings bok är att Arthur, som jag ser det, sätter en något annan ram kring diskussionerna, främst genom att han diskuterar något mer utifrån en komplexitetsteoretiskt perspektive (komplexa adaptiva system), t.ex. nämner han genetisk programmering, men även att han diskuterar ur ett mer teoretiskt perspektiv än vad Schelling gör i boken.

Möjligen finns det mycket mer av El-Farol-liknande diskussioner i senare papers av Brian Arthur, men de har jag alltså inte läst.


[En aside:
Ett annat känt bar-exempel finns i filmen A Beautiful Mind, där det visas hur John Nash kommer fram till den spelteori-teori som gav honom Nobel-priset 1994. Enligt kommentatorspåret är det dock en fantasiprodukt för att visa principen bakom teorin.]


The Pretext Interview: W. Brian Arthur talks to Dominic Gates
Detta är en intervju med Brian Arthur från 1998 bland annat om Microsofts antitrust-utredning, lite modernare exempel på increasing returns (Java vs. ActiveX), samt svar på vissa kritiker.

Arthur säger bland annat följande om huruvida teorin om increasing returns fortfarande är kontrolversiell, vilket jag just undrade över när jag läste de andra dokumenten.

Gates: Is the theory of increasing returns still controversial?

Arthur: Absolutely not. This is now completely taken for granted in Silicon Valley. I don't have to go around California telling the Marc Andreesens of the world or the Andy Groves of the world that there are increasing returns. Intuitively, the smart people in high tech knew this all along.
...
Gates: So you don't see these ideas in opposition to classical economic theories, the Chicago school?

Arthur: Not at all.

However, some people who are great proponents of Chicago neoclassical economics seem to get uptight every so often in the opinion pages of the Wall Street Journal. The source of the problem is that if I say that markets can lock in to one product or one company, not necessarily the best, then that's taken as a threat to the whole ideology of capitalism.

The only controversies are ideological ones. I think it's inevitable that any important theory, or any new theory of any importance, does have a trail of flat-earthers behind it, a trail of creationists; people who won't get it and don't get it, for one or other ideological reason.


Lite andra länkar (rätt slumpmässigt hittade eller ihågkomna):

Posted by hakank at 01:07 FM Posted to Agentbaserad modellering | Dynamiska system | Komplexitet/emergens

augusti 23, 2003

Growing Artificial Societies - recension

Recension av boken Growing Artificial Societies: Social Science from the Bottom Up av Joshua Epstein och Robert Axtell.

Denna mycket fascinerande och tankeväckande bok handlar om agentbaserad modellering (agent-based modeling) som försöker skapa/simulera komplexa, emergenta, fenomen utifrån enkla och lokala regler för beteende hos agenter.

Boken ligger perfekt i linje med de två böcker jag nyss läst: Turtles, Termites, and Traffic Jams: Explorations in Massively Parallel Microworlds av Mitchel Resnick och Micromotives and Macrobehavior av Thomas Schelling. (Det är i och för sig inte speciellt förvånande eftersom jag designade läsrutten med tanke på detta.) Se även mina anteckningar om bland annat dessa böcker på Agent-baserad modellering - simuleringar av emergenta fenomen och Matematiska och statistiska "självklarheter".

Huvudtemat i boken är, som dess underrubrik anger, att bygga sociala samhällen från botten och upp. Detta till skillnad från de förhärskande sociala teorierna (inklusive ekonomiska) som bygger modeller och studerar samhället "från toppen". Det finns i boken en genomgående stark kritik mot detta topp-modell-bygge, speciellt ekonomiska teorier. Tyvärr är det (centrala) kapitlet om handel och ekonomi det mest tekniska, men jag tror att man (som jag) även utan djup ekonomisk utbildning kan få utbyte av kapitlet. Mer om detta nedan.

Den föreliggande boken är rätt mycket mer teknisk än de två ovan nämnda böckerna, och är i vissa delar rätt snårig, men i de flesta fallen beror det på att simuleringen som görs innehåller många element (regler) som ska diskuteras. Jag tycker dock att den är generellt sett är mycket klar i sin genomgång.

En rekommendation är att man skaffar den version av boken som inkluderar en CD-ROM med det program (Sugarscape) som författarna utvecklat, eftersom kan man då själv leka med systemet. Tyvärr gjorde jag inte detta, och har inte sett Sugarscape-systemet annat än på bild eller delar som implementerats i andra system. Det finns mängder av "animeringar" (bildsekvenser) av de gjorda simuleringarna så det går ändå att följa författarnas diskussioner.

Tack och lov hade jag, innan jag läste boken, lekt med snarlika system (speciellt NetLogo, se blogganteckningen Agent-baserad modellering- simuleringar av emergenta fenomen), vilket gjorde att jag kunde förstå ("läsa") bilderna utan några större problem. Utan denna förberedande övning är jag osäker på om det skulle gå så lätt. Till skillnad från NetLogo, Swarm och RePast är Sugarscape dock inget generellt modelleringsverktyg som man kan programmera hur man vill; däremot finns, enligt boken, en massa parametrar man kan ändra.

En varning är möjligen på sin plats: När jag läste Resnicks bok satt jag många timmar och studerade, ändrade, funderade kring och lekte med motsvarande modeller som finns i NetLogo. Det tar tid, men är samtidigt mycket lärorikt.

Av samma anledning tror jag att läsning av åtminstone någon av ovan nämnda böcker kan vara en bra introduktion till det agentbaserade synsättet. Epstein & Axtell förklarar i och för sig rätt ingående sitt agent-baserade synsätt, men det skadar nog inte med en kompletterande bild. Schellings bok är närmre rent ämnesmässigt (båda handlar om sociala/ekonomiska fenomen) men har inte samma tekniska referensram som E & A. Resnicks bok har däremot samma tekniska grund (datorbaserad simulering på en spelplan) men behandlar mest andra typer av fenomen, t.ex. biologiska såsom eldflugors synkronisering och myrsamhällens "intelligenta" beteenden.

Jag läste böckerna i ordningen: Resnick, Schelling, Epstein & Axtell.

'Growing Artificial Societies' är alltså en genomgång av olika typer av (sociala) fenomen som uppstår (emergerar) i olika sociala sammanhang, t.ex.

Detta görs genom att simulera agenters beteende på en mycket enkel "spelplan" (Sugarscape), med 50 X 50 rutor fyllda med socker (och senare även med krydda). Sockret motsvarar näring eller vad som helst som är åtråvärt. En agent har en metabolism som innebär att man måste äta en viss mängd socker annars dör man. Varje agent har också en "vision" som gör att man kan se ett visst antal rutor i de fyra väderstrecken.

Simuleringarna går till ungefär så här:
Först definierar man olika regler som gäller för simuleringen både vad gäller rutorna och agenterna. En av de enklaste regeluppsättningarna är följande:

Det finns också en regel för hur en agent förflytta sig över spelplanen vid varje omgång. Oftast innebär det att agenten ska undersöka alla rutor den kan se (med sin begränsade vision) och flytta sig till den ruta som är "bäst" enligt något kriterium, t.ex. där det finns störst mängd socker. Varianter som utvecklas senare i boken använder en lite mer komplicerad "utility function" där man även tar hänsyn till sådant som andra agenters sockerinnehav.

Simuleringen går nu ut på att man "släpper agenterna lösa" och ser vad som händer. I ovanstående enkla modell, med evigt liv och allt är det inte så väldigt mycket som händer, förutom att man kan studera hur välfärden (hur mycket socker agenterna äger) fördelas. Men när man slår på flera (lokala) regler för agenterna och regler hur sockret växer blir det genast intresserantare.

Man ska här notera att det är lokala, decentralicerade, regler för agenterna som gör att ett visst fenomen uppstår. Det finns ingen som helt centralstyrning. Det är också den stora poängen med dessa simuleringar: utifrån enkla (eller rätt enkla) regler kan man få fram fenomen som är (verkar vara) mycket komplexa. På ett flertal ställen skriver författarna (ungefär): om vi skulle visa detta fenomens utveckling men utan att först ha förklarat reglerna, skulle nästan alla antaga att det finns en central, allvetande, intelligens som styr beteendet. Både Resnik och Schelling gör många liknande kommentarer.

De fenomen som uppstår är sådana som man troligen inte kan lista ut genom att studera reglerna, och det är därför fenomenen kallas emergenta: det är fenomen på en annan nivå är de regler som framkallar dem. Omvänt är det mycket svårt att utifrån ett fenomen lista ut vilka regler som gäller. De i boken framförda agent-baserade simuleringarna kan ses som ett redskap att träna upp denna förmåga. (Resnick bok har just detta tränings-/utbildningsmoment som sitt främsta syfte.)

I de flesta av kapiteln beskriver författarna först ett fenomen som de vill kunna "frammana" (simulereras), t.ex. handel. Från en enkel modell med ett fåtal regler bygger man etappvis upp en modell som visar att detta fenomen faktiskt uppstår. Detta görs föredömligt pedagogiskt även om vissa diskussioner (främst vad gäller handel) kan vara väl så intrikata, vilket till stor del beror på ämnets komplexitet.

Andra regler som man efterhand lägger på grundmodellen och sedan studerar effekterna av är:

Det utbyten som görs (reproduktion, arv, lån, smitta) sker endast med de (närmsta) grannarna, dvs helt lokalt.

Analyserna som görs är ofta av aggregerad form, t.ex. medelvärdet av "priset" (på socket), fördelningen av välstånd (som ofta blir snedfördelad), standardavvikelse av pris etc. Återigen är det mest i kapitlet om handel där man använder de mer avancerade teknikerna.

De mängder av regler som skapas simuleras med smått geniala tekniker såsom sökning i binärsträngar etc som kan verka stötande enkla i början. Författarna diskuteras olika sätt att implementera de önskade fenomenen och försöker att välja regler som är så "enkla" som möjligt. "Enkelt" definieras dock inte utan det är ett godtyckligt element som man helt enkelt får köpa. Det intressanta är att enkelheten och de detaljerade diskussionerna om implementationerna gör att man ("vem som helst") mycket väl kan gå vidare och skapa ett eget system för att implementera dessa regler (men tyvärr går det inte att göra sådant i Sugarscape).


Handel
Detta kapitel är mycket intressant även för en sådan som mig som har glömt merparten av det jag läste i nationalekonomi i början av 80-talet. (Varför gick jag inte vidare med detta ämne, det är egentligen riktigt intressant! Spelteori studeras ju där numera.) Jag är alltså egentligen inte tillräckligt insatt i de teorier som kritiseras för att veta hur revolutionerande resultaten var eller hur de står sig nu.

I Resnicks bok blev jag lite tveksam till dennes (i och för sig övergripande) kommentarer om det kapitalistiska systemets alla fördelar med fri handel, och att det skulle vara så mycket bättre än alla andra system. Epstein & Axtell verkar dock inte vara riktigt så odelat positiva till en laissez-faire-ekonomi och kritiserar sådana teorier med hjälp av sina simuleringar.

Man kritiserar den neo-klassicistiska teorin med dess optimala jämvikt, och menar att den inte håller när man simulerar med (decentraliserade) agenter. (Se vidare detaljer i boken. )

Man visar hur olika typer av handel (utbyte av socker mot krydda mellan två grann-agenter) uppstår och påverkar det genomsnittliga priset. Man kommer fram till att det inte behövs någon "osynlig hand" (Adam Smiths 'invisible hand') för att få fram många av de fenomen som vi ser i det verkliga livet.

På flera ställen i boken, där de kritiserar existerande teorier, är just kritiken att de förhärskande modellerna kräver att de deltagande är homogena med avseende på beteenden, och finns det olika grupper så är de homogena inom gruppen. Med den agent-baserade modellen kan man göra varje agent unik (t.ex. slumpa fram unika egenskaper för varje agent) och sedan studera effekterna av detta.

En massa roliga fotnoter finns det också, men jag kollade upp endast ett fåtal av dem under läsningen. En sak jag exempelvis blev nyfiken på, men inte gått vidare med, är hur pengar uppstår. Det beskrivs tydligen i Money as a Medium of Exchange in an Economy with Artificial Agents av Marimon, McGrattan och Sargent (i Journal of Economic Dynamics and Control 14, 1990). Tyvärr har jag inte lyckats hitta detta paper. Någon?

Sjukdomar och immunsystem
Detta är ett kort kapitel där författarna kritiserar den "centralstyrda" SIR-modellen (som använder differentialekvationer) och menar att deras egen agent-styrda modell är väl så bra, eller bättre. Här låter man sjukdomarna vara en bitsträng och immunskyddet vara en annan (längre) bitsträng, och man blir sjuk om sjukdomsbitsträngen inte finns med i immunbitsträngen. För varje omgång byter man dock en bit (1 mot 0 och 0 mot 1) i immunsträngen så att man kan bli immun efter ett antal omgångar. Några fascinerande tankegångar om detta görs. Det är naturligtvis en variant av genetiska algoritmer, men det är roligt att de får med även detta i sin modell.

Andra saker som tas upp i boken:


I det sista summerande och framåtblickande kapitlet diskuteras bland annat (alltför) kort de rent vetenskapliga problem som kan finnas med agentbaserad modellering. Ett argument som de framför som mycket viktigt för denna metod är att man kan skapa dataunderlag eller tidsserier som går att analyseras på "vanligt" sätt. De diskuterar dock väldigt lite de rent metodologiska problemen med sitt angreppssätt, t.ex. hur man objektivt avgör vilka regler som är relevanta eller korrekta eller hur man jämför olika modeller.

Möjligen ser författarna denna kritik som irrelevant eftersom de argumenterar att om man väl kan visa att ett specifikt fenomen kan simuleras med agenter, och man behöver då inte att skapa "centralistiska matematiska monsterteorier" (min term) för att förklara fenomenen. Det är sedan "bara" att finjustera de (lokala) reglerna för att skapa en vällödig teori. Författarna är dock medvetna om de rent beräkningsmässiga problemen med detta: för att simulera relativt enkla agent-system krävs en herrans massa datakraft. Men de litar på att någon kommer fram till effektiva algoritmer.

En av anledningarna till att jag läser denna typ av böcker (om agent-baserad modelleing, emergensteori, självorganiserande system etc) är att jag vill förstå det vetenskapliga rum som frambringade de teorier kring komplexa nätverk som jag, och många andra, är så fascinerade av. Boken 'Growing Artificial Societies' är ett litet steg på vägen även om det inte nämns speciellt mycket konkret som leder fram till Duncan Watts/Steven Strogatz paper Collective dynamics of 'small-world' networks (PDF) och Duncan Watts bok Small Worlds: The Dynamics of Networks between Order and Randomness .

Lite skoj är den alternativa topologin på de sista sidorna. Där nämns en Ring World, där agenterna befinner sig i en ring och kan endast se framåt/bakåt (vänster/höger) på denna ring. Det fenomen som framkommer är en mer avancerad form av de trafikstockningar som Resnick diskuterar i sin bok. Avlägset påminner det om topologin för Watts/Strogatz modell, men det är avlägset.

Litteratur och länkar

Nästa bok jag läser i detta fascinerande ämne blir troligen The Complexity of Cooperation av Robert Axelrod eller The Sciences of the Artificial av Herbert A. Simon, fast jag kanske låter någon annan skoj bok slinka emellan.


Slutord
Denna bok har varit mycket rolig och tankeväckande att läsa. Egentligen inte för att jag är intresserad av de sociala fenomenen som sådana (vilket jag är) utan för att agent-baserad modellering verkar vara en teknik som kan användas till "allting". Och jag tänker nu inte bara på ren vetenskaplig forskning utan även på sådant som "useless modeling" som kanske inte leder vetenskapen framåt. Jämför detta med vad jag skriver om simulering av sannolikhetsteoretiska problem i Lite om resampling, simulering, sannolikhetsproblem etc. och blogganteckningen Resampling - Statistik utan tårar.

Om inte annat har jag märkt att jag i (mer eller mindre seriösa) diskussioner enklare kan komma fram till alternativa lösningar än de vanliga centraliserade förklaringarna, dvs de som går ut på att det måste finnas en ledare som leder eller en allvetande guddom som styr eller skapar. (Richard Dawkins bok The Blind Watch Maker: Why the Evidence of Evolution Reveals a Universe Without Design diskuterar bland annat detta i samband med biologin och utvecklingen av livet. Det är en bok jag måste läsa någon gång!)


Invit
Eftersom jag ännu inte har sett eller lekt med det riktiga Sugarscape-systemet med det är jag intresserad av att se det. Om du har ett sådant system skulle jag kunna tänka mig att resa några mil för att leka med det. Hör gärna av dig i så fall till mig.

Posted by hakank at 12:57 FM Posted to Agentbaserad modellering | Komplexitet/emergens

augusti 17, 2003

Sammansvärmning och svärmintelligens

Tänkte nämna en språklig nykonstruktion: sammansvärmning som är mitt förslag till svensk översättning av "Flash Mobs" och "Smart Mobs" (se t.ex. Smart Mobs blogg).

Ordet är naturligtvis en förtätning av orden "sammansvärjning" och "svärmning" (från det engelska swarming). .

Lite länkar om intelligenta svärmar ("swarm intelligence").

Detta har naturligtvis en koppling till agentbaserad modellering.

Posted by hakank at 09:16 FM Posted to Agentbaserad modellering

augusti 12, 2003

Agent-baserad modellering - simuleringar av emergenta fenomen

Tidigare har jag skrivit om komplexa nätverk, lite om emergenta (självorganiserande) fenomen, se t.ex. vissa av mina anteckningar i kategorin Dynamiska system.

Just nu kollar jag in agent-baserad modellering (agent based modeling), som är ett sätt att modellera bland annat sådana fenomen. Nedanstående är en liten länkdump och kommentarer.

Ett av de systemen som jag ofta använder för att "leka med" sådana simuleringar är NetLogo. Fördelen med NetLogo, jämfört med andra (såsom de utomordentliga Swarm och RePast, som egentligen är mer kompetenta) är dels att det finns en massa färdiga exempel (cirka 120 följer med paketet), dels - och kanske framförallt - att det är mycket enkelt att skapa en Java-applet av simuleringen. Möjligen ska man använda Swarm, Repast eller andra system för att göra professionella simuleringar, men NetLogo är rackarna bra att prototypa med. NetLogo använder en variant av Logo, ett Lisp-inspirerat språk, vilket kan medföra vissa inkörningsproblem, och tyvärr är dokumentationen inte helt uttömmande.

Här är några av de simuleringarna jag rekommenderar att man först tittar på. Har man läst lite böcker om komplexa nätverk känner man nog igen det mesta.

Samtliga sidor har en rätt bra introduktion som förklarar fenomentet och vad som händer i simuleringen. Själva simulerings kör man via länken "Run Xxxxx in your browser". På simuleringssidan finns även källkoden (skrivit i ett Logo-liknande språk).
För samtliga simuleringar gäller det att först klicka på "Setup" och sedan på "Go". För att stoppa simuleringen: klicka på Go igen. Om man har ändrat parametrar måste kan klicka på Setup och sedan Go, vissa parametrar kan man ändra i realtid.

Hör av dig om du har några problem eller andra kommentarer kring NetLogo. Jag har suttit en del med detta och kan kanske hjälpa till.


En fullständig lista på modeller att leka med finns i Models Library. Samtliga dessa följer med utvecklingsversionen av programmet. som kan laddas ner via detta formulär. Det finns även Community Models.

Böcker då, finns det inga böcker att läsa om detta? Ah, roligt att du frågade!

Tyvärr finns det rätt få böcker skrivna specifikt om agentbaserad modellering. Några böcker som jag tycker är bra och med flera exempel är


En sista not: Tyvärr har jag inte hittat något riktigt bra system som simulerar kompelxa nätverk av den typ Watts/Strogatz/Barabasi/andra har studerat. T.e.x har RePast en del sådana funktioner och Indigo har även lite skoj saker, men inte tillräckligt kraftfulla för att vara riktigt användbara.

Någon som vet något sådant system? Det får gärna vara skrivet i Java, men det är absolut inget krav.

Posted by hakank at 11:54 FM Posted to Agentbaserad modellering | Komplexitet/emergens | Social Network Analysis/Complex Networks

Applåder och panik

Två intressanta exempel på mycket vanliga sociala emergenta (självorganiserande) fenomen är applåder och panik.

Applåder
Min husgud Barabasi har varit med att forska kring applåder. Se mer på The Sound of Many Hands Clapping (The rhythmic applaude page). Bland annat finns där deras Nature-artikel Self-Organizing in Albert Hall (PDF), lite länkar till tidningsartiklar samt ljudexempel.

Panik
En sajt som undersöker panik-fenomenet ur ungfär samma perspektiv är Panic: A Quantitative Analysis. Nature-artikeln Simulating dynamical features of escape panic (PDF) är väl värd att läsa. Flera artiklar finns även att läsa, liksom referenser och exempel på stora paniska katastrofer.

Speciellt intressant är att de har skrivit en simulator för detta som man kan ladda ner om man fyller formuläret under "SOFTWARE download source code" (från menyn till vänster). Det är ett C-program, med källkod och färdiga exekutabler för Linux. Jag vet dock inte hur enkelt det är att porta till Windows eller Mac. Det är lite roligt att kika på.

En holländsk RealPlayer-fil, där bland annat en av författarna, Tamás Vicsek pratar (tack och lov på engelska) om panik-fenomenet, finns på http://www.vpro.nl/rmstreams.db?3667190.
[Möjligen fungerar det inte att klicka direkt på länken. Kopiera i så fall länken till din RealPlayer-spelare.] Vicsek har skrivit en hel del andra skojiga artiklar om liknande fenomen, vilka se.


[Väl värd att läsa är också Parasitic Computing där Freeh, Barabasi , Jeong och Brockman skriver om det märkliga ännet parasitiska beräkningar, eller vad det nu kan heta på svenska. Är detta månne ett sätt att skapa en egen liten intelligens på Internet?]

Posted by hakank at 10:39 FM Posted to Agentbaserad modellering | Social Network Analysis/Complex Networks