2.4. Tiếp cận ứng dụng cho mô hình hóa dựa trên tác tử€¦ · cứu phát triển nông nghiệp ... Mô hình hóa ứng dụng trong ... Đâu là thế mạnh

[ ]tháng 07 năm 2013 / Khóa học Tam Đảo 2012 / © aFD 277

Biểu diễn một hệ thống thực tế và phức tạp để nghiên cứu và đo lường các diễn biến có thể xảy ra hoặc thiết kế và đề xuất các giải pháp quy hoạch phù hợp chính là một trong những mục tiêu đề ra cho công tác mô hình hóa, đặc biệt là mô hình hóa dựa trên tác tử. Mang tính chất bổ sung cho các phương pháp phân tích truyền thống, mô hình hóa dựa trên tác tử cho phép thiết kế các mô hình mô tả sự tác động qua lại lẫn nhau giữa những mô phỏng tin học đại diện các thực thể của hệ thống được nghiên cứu và mô hình hóa (tác nhân, thể chế, môi trường, thực thể sinh học hoặc phi sinh học). Mô hình này là công cụ hữu hiệu thực hiện các mô phỏng, tại đó những tác động qua lại được nghiên cứu một cách chi tiết và chủ trương tương tác với người sử dụng mô hình.

Lớp học sử dụng phần mềm mô hình hóa GAMA – Gis and Agent-Based Modeling Architecture, xem http://gama-platform.

googlecode.com –, do Viện Nghiên cứu Phát triển (IRD) và các đơn vị đối tác xây dựng, kèm theo đó là một trang điện tử mã nguồn mở do Trung tâm hợp tác quốc tế về nghiên cứu phát triển nông nghiệp (CIRARD) xây dựng trên cơ sở trò chơi nhập vai liên quan đến quản lý nước – « Wat-A-Game », xem http://sites.google.com/site/waghistory/home.

Mục tiêu của lớp học là giúp học viên tìm hiểu và khám phá mô hình hóa dựa trên tác tử và các ứng dụng của nó thông qua việc cùng thiết kế và xây dựng các mô hình với độ phức tạp tăng dần nhằm quản lý nguồn nước với các tác nhân đa dạng : nhà quản trị, chủ cơ sở sản xuất sử dụng nước, cơ quan kiểm tra, v.v..

Nhiều chủ đề đa dạng được giới thiệu đi kèm với việc làm quen ứng dụng GAMA, tiếp đó là xây dựng hành vi con người « thực » trên cơ sở phối hợp dữ liệu môi trường và xã hội.

2.4. Tiếp cận ứng dụng cho mô hình hóa dựa trên tác tử

Alexis Drogoul – IRD, Benoit Gaudou – Đại học Toulouse, Arnaud Grignard – Đại học Paris 6, Patrick Taillandier – Đại học Rouen,

Võ Đức Ân, Viện Tin học Pháp ngữ (MSI-IFI)

http://gama-platform.googlecode.com/

http://gama-platform.googlecode.com/

http://sites.google.com/site/waghistory/home

[ ] tháng 07 năm 2013 / Khóa học Tam Đảo 2012 / © aFD278

Phương pháp này cho phép đưa ra các kịch bản đa dạng và cụ thể. Khóa học dành một phần thời lượng cho thiết kế và viết mô hình. Ngoài ra, lớp học cũng dành thời gian tương đối cho thảo luận về việc lựa chọn khái niệm và cách thức biểu diễn mô hình dựa trên phần hướng dẫn. Ngày học cuối cùng, học viên đưa ra, thử nghiệm và so sánh các giải pháp biểu diễn cơ chế ra quyết định trong mô hình.

(Nội dung gỡ băng)

ngày 1, thứ hai 16/7

2.4.1. Mô hình hóa ứng dụng trong quản lý nước

[alexis Drogoul]

Chúng ta sẽ cùng học cách xây dựng mô hình tác tử với mục tiêu là ứng dụng mô hình trong quản lý nước. Trước tiên, chúng tôi sẽ giới thiệu với các bạn mục tiêu của lớp học và giải thích phương pháp và cách thức chúng ta sẽ tiến hành nhằm đạt được những mục tiêu này. Phần thứ hai, chúng tôi sẽ mời từng thành viên tham gia lớp học giới thiệu về bản thân, đề tài và phương pháp nghiên cứu và lý do vì sao các bạn đăng ký tham gia lớp chuyên đề này. Chúng tôi cũng muốn biết các bạn mong muốn mô hình hóa nghiên cứu gì và các bạn đã từng được học về lập trình tin học hay chưa.

Phần giới thiệu các giảng viên và học viên (xem lý lịch giảng viên và danh sách học viên ở cuối chương)

Có thể thấy, mỗi thành viên trong lớp đều có những mong đợi và kinh nghiệm khác nhau

về mô hình hóa và trong số các bạn rất ít người đã quen thuộc với mô hình hóa.

Trong khuôn khổ khóa học này, chúng tôi sẽ hướng dẫn các bạn từng bước làm quen với mô hình hóa, trên cơ sở đó các bạn sẽ gắn nó với các nội dung, đề tài mà mình đang nghiên cứu theo đuổi. Để thực hiện việc này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu phương pháp mô hình hóa dựa trên tác tử, một phương pháp giúp các bạn xây dựng mô hình theo từng bước tuần tự. Trong giai đoạn đầu, mô hình được xây dựng trên cơ sở các thực thể cơ sở. Tiếp đó, trong các giai đoạn tiếp theo, mô hình được bổ sung và hoàn thiện bằng các phương pháp như thêm các cấu phần, thay đổi các cấu phần có sẵn để xây dựng mô hình phức tạp hơn.

Sau phần giới thiệu tổng quan, ngay trong buổi chiều nay chúng ta sẽ bắt tay vào xây dựng mô hình. Chúng tôi mong muốn các bạn bắt tay vào thực hành ngay lập tức để có thể làm việc một cách độc lập trong cả tuần học : các bạn cần học cách sử dụng phần mềm tin học và phải làm quen với ngôn ngữ lập trình.

Chúng ta có thể hình dung mô hình như một vở kịch : chúng ta có phần trang trí sân khấu, các diễn viên, các kịch bản và các mối quan hệ qua lại. Hai ngày đầu của lớp học sẽ dành cho việc xây dựng bối cảnh sân khấu của mô hình. Tiếp theo đó, chúng ta sẽ đưa các nhân vật vào, mỗi nhân vật sẽ có các hành vi, hoạt động độc lập và các giả thiết cụ thể. Việc phân vai cho các diễn viên sẽ không được thực hiện một cách hoàn chỉnh ngay từ đầu : các bạn sẽ từng bước xây dựng và hoàn thiện mô hình bằng cách sử dụng công cụ tin học để mô tả hành vi của các diễn viên, ví dụ như đưa vào các bản kế hoạch hay chiến lược. Khi ta đưa dần các dữ liệu vào thì ta có thể tiến


hành các thực nghiệm khác nhau và so sánh kết quả. Kết thúc khóa học, chắc chắn mỗi bạn học viên sẽ xây dựng những vở kịch và các kịch bản khác nhau.

Chúng ta sẽ cử hai thành viên lớp xung phong báo cáo kết quả lớp học tại phiên họp tổng kết vào thứ bảy. Các bạn có nhiệm vụ ghi chép lại nội dung khóa học, tổng hợp ý kiến, cảm nghĩ của các thành viên trong lớp và nhất là các vấn đề còn chưa được trình bày.

Học viên cài phần mềm GAMA vào máy tính cá nhân. Chuyển cho học viên các slides giới thiệu lớp học và file dữ liệu thông tin địa lý.

Benoit Gaudou sẽ giới thiệu vắn tắt với các bạn phần mềm GAMA và mô hình « Wat-A-Game » trước đây vốn không phải là mô hình tin học.

[Benoit Gaudou]

Dự án MAELIA mà các bạn đã được nghe ở phiên học toàn thể cũng sử dụng phần mềm GAMA, nó cho phép mô hình hóa dựa trên tác tử với những mô hình mô phỏng không gian.

Đó là một phần mềm có tính tổng quát cao được sử dụng để giải quyết nhiều vấn đề :

Alexis đã giới thiệu về vấn đề phân tách ; tôi xin đưa ra vấn đề về dòng chảy của nước, hay ta có thể nghiên cứu nội dung khác như quy hoạch lãnh thổ, vấn đề lây lan dịch bệnh, v.v. Chúng ta hãy tập trung vào nội dung quản lý nước.

Một đặc điểm nổi bật của GAMA, đó là phần mềm mã nguồn mở « Open Source ». Các bạn có thể tải mã nguồn về, đây chính là toàn bộ

Giới thiệu về GaMa

Nguồn : tác giả.

16khung


Đâu là thế mạnh của GAMA ?

Một trong những mục tiêu của phần mềm là xây dựng mô hình phức cho phép tích hợp nhiều dữ liệu để lồng ghép các hành vi của các tác tử và quan sát các mô hình thực tế.

Việc tích hợp các dữ liệu địa lý và phương pháp phát triển mô hình đa cấp độ khá đơn giản – mỗi cấp độ ứng với các tác tử và các

thực tế gắn với các hành vi. GAMA cho phép quản lý một cách đơn giản và dễ dàng tương tác qua lại giữa các cấp độ.

Để xây dựng mô hình phức tạp hơn, phần mềm bao gồm các công cụ toán học, thống kê hoặc trí thông minh nhân tạo. Nó sử dụng các thuật toán quyết định và các cụm clustering.

Giới thiệu về GaMa (2)


17khung

chương trình cho phép ta viết phần mềm. Các bạn cũng có thể chỉnh sửa và cải tiến phần mềm phục vụ tốt nhất cho mục đích nghiên cứu của mình. Phần mềm này được viết ra dành cho các cá nhân sử dụng mà không nhất thiết phải có kiến thức chuyên sâu về ngôn ngữ lập trình truyền thống vốn

rất phức tạp. Phần mềm này có ngôn ngữ lập trình được đơn giản hóa và thích hợp với việc xây dựng mô hình đa tác tử : GAML (Gama Modeling Language).

Các bạn cũng có thể tự mình viết mô hình và tùy chỉnh nó cho phù hợp nhất với thực tế.


Phiên bản GAMA đầu tiên được phát triển năm 2008-2009 với đặc điểm là ngôn ngữ lập trình được cấu trúc cao và ít cảm tính. Hệ thống thông tin địa lý (SIG) được lồng ghép vào năm 2009-2010, phương pháp tiếp cận đa cấp độ và các ngôn ngữ mô hình hóa được ra đời vào năm 2011.

Để kết thúc phần giới thiệu này, chúng ta cần lưu ý là có các nguồn sẵn có để các bạn có thể tải các phiên bản và mã nguồn GAMA :

Lịch sử vắn tắt


32Biểu đồ


Mục tiêu của phần hướng dẫn này giúp bạn làm quen với GAMA bằng việc mô hình hóa một lưu vực sông, tính động của nước và các hoạt động của con người và mối tương tác giữa chúng. Tiếp sau đó, chúng ta có thể đánh giá tác động của những hoạt động này về mặt chất và lượng, đặc biệt là hiện tượng ô nhiễm. Trên lưu vực này, ta có thể đưa ra nhiều giả thiết và chiến lược quản lý nước, quản lý hoạt động sử dụng nước, các chính sách , v.v.

Để thực hiện điều này, chúng tôi đã lựa chọn một mô hình khá đơn giản, « Wat-A-Game » – https://sites.google.com/site/waghistory/wag-courses.

thông tin thêm


18khung

http://gama-platform.blogspot.fr

http://code.google.com/p/gama-platform/

http://code.google.com/p/gama-platform/wiki/Documentation

https://groups.google.com/forum/?fromgroups#!forum/gama-platform

https://groups.google.com/forum/?fromgroups#!forum/gama-dev

http://gama-platform.blogspot.fr

http://code.google.com/p/gama-platform/

http://code.google.com/p/gama-platform/wiki/Documentation

https://groups.google.com/forum/?fromgroups#!forum/gama-platform

https://groups.google.com/forum/?fromgroups#!forum/gama-dev


« Wat-A-Game » (WAG) là một trò chơi nhập vai cho phép các tác nhân biểu diễn lưu vực sông và đưa các tương tác vào, xem xét nước lưu chuyển và tìm hiểu cách thực thi các chính sách quản lý nước.

Trò chơi bao gồm nhiều yếu tố cấu thành : dòng chảy của nước, các hoạt động sử dụng nước, v.v. Ý tưởng đưa ra là tạo ra một cơ sở chung để biểu diễn bất cứ lưu vực nước nào, quan sát các tương tác ở các cấp độ khác nhau : nông hộ, hiệp hội, cơ quan thể chế.

Wat-a-GaME: Giới thiệu

Nguồn : https://sites.google.com/site/waghistory/wag-courses

19khung


Trò chơi này được xây dựng theo phương pháp mô hình hóa tham gia ComMod – phương pháp do các nghiên cứu viên của Trung tâm hợp tác quốc tế về nghiên cứu phát triển nông nghiệp (CIRAD) xây dựng. Trò chơi là nơi quy tụ các tác nhân cùng một địa phương nhằm giải quyết các xung đột liên quan đến việc sử dụng đất. Mỗi thành viên đều tham gia vào việc xây dựng mô hình để nắm rõ được các vấn đề trong quản lý môi trường – xây dựng và vẽ trò chơi trên giấy hoặc bảng.

Mục tiêu đề ra là áp dụng cách tiếp cận này để phát triển một công cụ biểu diễn lưu vực có thể được sử dụng trong nhiều tình huống với nhau, với các tác nhân khác nhau : công cụ này cho phép các tác nhân tại cùng một khu vực có thể tự mình làm chủ công cụ bằng cách tự mình xây dựng hệ thống lưu vực và cùng nhau thảo luận.

WaG: Ý tưởng và mục tiêu


20khung


Có một phần việc quan trọng phải làm để biểu diễn các hoạt động sử dụng nước. Ý tưởng đưa ra là xây dựng một cơ sở trừu tượng tại đó các cá nhân có thể lồng ghép các khái niệm tự mình đề ra để mô hình hóa lưu vực sông đang nghiên cứu.

Ta lấy một ví dụ : xung quanh một dòng chảy, có các không gian địa lý tại đó sẽ xác định các hoạt động đặc thù : nông nghiệp, công nghiệp... Các hoạt động này cũng là nguồn tạo thu nhập cho chủ sở hữu và ít nhiều cũng được xã hội chấp nhận.

Các thành viên sẽ tham gia trò chơi trên cơ sở cấu trúc đã được xác định trước đó. Giai đoạn này rất quan trọng cho phép đưa ra một cấu trúc chung của lưu vực. Các hoạt động sản xuất sẽ lấy một lượng nước từ lưu vực sông và thải trở lại một lượng nước ô nhiễm sau khi đã sử dụng.

WaG nguyên tắc


33Sơ đồ


Đây là một mô hình lưu vực sông được tạo ra ở Ethiopia. Chúng ta có thể nhận thấy các dòng chảy và các hoạt động sản xuất. Ngoài những khái niệm cơ bản, còn có một số dữ kiện khác được đưa vào: thiếu diện tích canh

tác, sự hiện diện của các mạch nước ngầm. Ví dụ này chứng minh cho ta thấy khả năng có thể lồng ghép các khái niệm đa dạng cho phép biểu diễn lưu vực gần với thực tế nhất.

Ví dụ ứng dụng của WaG : Fogera Basin, Ethiopia

Ví dụ ứng dụng của WaG : Diga Basin, Ethiopia



34

35

Sơ đồ

Sơ đồ


Ở đây, liên quan đến lưu vực sông là các vấn đề về sử dụng đất.

Với WAG, có thể quản lý lưu vực như thế nào?

Các nhà quản lý phải quản trị lưu vực sông trên nhiều giác độ: đối thoại xã hội (công bằng), vấn đề môi trường, dữ liệu kinh tế (chính sách có độ tin cậy lớn).

Các thành viên tham gia sẽ đóng vai là nông dân, nhà hoạch định chính sách... Nhà quản trị lưu vực có thể quản lý các đập giữ nước tùy theo tình hình thực tế hay dự báo tương

lai, có thể đề xuất hoặc áp đặt các chính sách quản lý.

Nhà quản lý có thể đo lường lượng nước được lấy từ lưu vực, áp dụng các loại thuế, đề xuất các biện pháp khuyến khích tài chính, v.v.

Để thực hiện các hoạt động, cần thiết lập cơ chế thảo luận, khuyến cáo các tác nhân, ví dụ như chuyển đổi loại cây trồng mới thay thế những loại tiêu thụ quá nhiều nước.

Ví dụ ứng dụng của WaG : niger central Delta, Mali


36Sơ đồ

Nhằm sát thực nhất với các vấn đề đặt ra với địa phương, các thành viên tham gia đã đưa

thêm vào nhiều bước bổ sung, ví dụ như vấn đề do sự lan tràn của các tổ mối gây ra.


phan Đình phước

Tôi đã quan sát thấy trên sơ đồ, hình các viên gạch tượng trưng cho lượng nước. Đối với một lưu vực, để xác định lượng nước tiêu thụ của từng hoạt động kinh tế, ta có thể sử dụng số liệu thống kê. Nhưng để xác định lượng nước thải trở lại lưu vực, ta có thể dựa vào nguồn thông tin nào để biết về lượng và chất nước thải, làm thế nào để biết nước thải là đủ tiêu chuẩn hay gây ô nhiễm ?

[Benoit Gaudou]

Một lượng nước nhất định sẽ được đưa vào nguồn của lưu vực và lượng nước này có thể thay đổi. Mô hình này được xây dựng trên cơ sở kết hợp với các tác nhân của địa phương mong muốn nghiên cứu lưu vực sông mà họ quản lý. Vì vậy họ có thông tin chính xác về lượng và chất nước mà từng hoạt động kinh tế lấy từ lưu vực và thải trở lại lưu vực.

[alexis Drogoul]

Các bạn hoàn toàn có lý khi cho rằng không phải lúc nào ta cũng có đầy đủ số liệu thống kê, nhất là số liệu về nước ô nhiễm. Một tham số quan trọng của mô hình đó là cách thức xã hội nhìn nhận về một hoạt động. Một phần các quyết định được đưa ra trong mô hình dựa vào nhận thức chứ không phải từ dữ liệu thống kê thực.

phan Đình phước

Chúng ta phát triển một công cụ kinh tế cho phép có thể quản lý môi trường dưới giác độ kỹ thuật. Làm thế nào để đo lường lượng nước sử dụng và lượng nước thải của từng hộ sử dụng nước ? Đối với hộ gia đình, việc tính toán lượng nước tiêu thụ trở nên đơn giản với đồng hồ đo, với lượng nước thải chúng

ta tính khoảng 10% lượng nước tiêu thụ. Đối với hoạt động công nghiệp, khó có thể có được số liệu thống kê tin cậy vì có hai nguồn : công ty cấp nước và giếng mà doanh nghiệp khoan để lấy nước ngầm. Như vậy, khó có thể có được số liệu chính xác cả về lượng nước sử dụng và nước thải.

[alexis Drogoul]

Về vấn đề tiếp cận và độ tin cậy của số liệu, tôi muốn nhấn mạnh là trên cơ sở mô hình ta có, nếu nhóm nào muốn, các bạn có thể thêm dữ kiện khoan giếng vào. Ngay cả khi ta không có số liệu về việc khoan giếng, chắc chắn có ảnh hưởng tới các nguồn nước nói chung. Đưa thêm dữ kiện vào không phải là việc khó. Chúng ta có thể nghiên cứu các hoạt động có một phần sử dụng nước được biết rõ và một phần kia ta không biết trong trường hợp có khoan thêm nước ngầm. Vì vậy ta có thể ước lượng và căn chỉnh giả thiết này nhờ thông tin có được về nguồn nước ngầm.

nguyễn ngọc Minh

Có cách gì để kiểm định xem mô hình của ta có sát với thực tế hay không ?

[Benoit Gaudou]

Các sơ đồ rất khác với môi trường thực. Thế mạnh của mô hình chính là ở việc các tác nhân biểu diễn lưu vực của họ căn cứ vào nhận định và vấn đề họ mong muốn tìm tòi và giải quyết.

Võ Quốc thành

Khi thêm các nhánh sông đổ vào lưu vực, các thầy dựa vào số liệu thống kê hay là mô hình thủy động lực ?


Tôi thấy dường như WAG là một mô hình cân bằng nguồn nước. Mô hình này có biến động theo thời gian cùng với sự thay đổi của các mùa hay không ?

[alexis Drogoul]

Các mô hình thủy động lực và mô hình thống kê dòng chảy của nước hoàn toàn phụ thuộc vào cách nhìn nhận của các tác nhân tham gia. Nếu chúng ta có thể thấy ở đó nhiều kiến thức kỹ thuật, thì đó là một mô hình thủy động lực chi tiết. Ngoài ra, cũng có thể đo lường dòng chảy lưu vực theo thời gian, mùa cạn và mùa mưa.

Trước khi bắt đầu khóa học, chúng tôi có thảo luận với ban tổ chức Khóa học Tam Đảo xem có nên lấy một lưu vực cụ thể với nguồn dữ liệu thực, các tác nhân thực, .v.v... hay chọn giải pháp là lấy trường hợp ảo. Chúng tôi đã lựa chọn phương án thứ hai với lý do là các bạn có thể dễ dàng khái quát hóa những gì mà các bạn đã học. Mục tiêu chúng tôi đề ra là khi kết thúc khóa học, các bạn sẽ có cái nhìn khái quát tổng thể chứ không đi vào một ví dụ cụ thể.

các bước xây dựng mô hình hoàn chỉnh


21khung


Các bước được giới thiệu tương ứng với mười sáu mô hình khác nhau. Phương pháp và kỹ thuật mô hình hóa có độ phức tạp tăng dần. Từng mô hình sẽ giới thiệu cho các bạn những thuộc tính của GAMA. Mỗi bước là một bài tập: trước tiên, ta xác định những mục tiêu cần đạt được, sau đó sử dụng các thuộc tính cho phép thực hiện các mục tiêu, tiếp đó ta đi vào thực hành để kiểm tra xem các bạn đã hiểu rõ nội dung của từng bước trước khi chuyển sang mô hình tiếp theo.

Mục tiêu chúng tôi đề ra trong khóa học là các bạn có thể sử dụng một cách độc lập công cụ này để có thể tự tìm tòi phục vụ các nghiên cứu về sau.

2.4.2. thực hành và phần giảng phương pháp luận

Phần thực hành chiếm thời lượng là ba ngày rưỡi từ sáng thứ hai đến trưa thứ năm. Các ngày học 1 và 2 dành để triển khai lắp đặt « phông nền » mô hình phục vụ cho việc đào tạo. Cụ thể là tạo ra một lưu vực sông nhỏ và có động lực dòng chảy được đơn giản hóa. Đây cũng là dịp để các học viên làm quen với GAMA và tổng quát hơn là quen với mô hình hóa tin học. Do trình độ của các học viên rất đa dạng, rất nhiều thành viên đến với khóa học nhằm tìm hiểu và học về « công cụ tin học » nói chung, vì vậy, đội ngũ giảng viên đã đề xuất giảng bằng tiếng Việt cả buổi chiều (ngày học thứ 2, buổi chiều thứ ba) đảm bảo không gia tăng độ phức tạp cho học viên vừa phải làm quen với ngôn từ mới cộng thêm những phần khó hiểu về tin học.

Từ thứ tư, phần công việc mô hình hóa đã trở nên rất thú vị đối với phần lớn học viên. Thực vậy, các học viên đã tiến hành mô hình hóa

các hành vi của con người (hành vi của doanh nghiệp quanh lưu vực sông hay của các cơ quan quản lý lưu vực). Lớp học đã có những thảo luận sôi nổi về cách thức đề cập và phân tích vấn đề này. Phần học này kết thúc vào trưa thứ năm với kết quả là tất cả các học viên đều tạo ra được một mô hình cơ sở « trung tính » phục vụ cho việc tìm hiểu những vấn đề cụ thể và gần gũi đối với từng học viên – có nghĩa là chỉ mô tả những nội dung được coi là « khách quan » : chu trình nước, hành vi bơm và thải nước của các doanh nghiệp, chu trình kinh tế của các doanh nghiệp, nhu cầu tiêu thụ nước của các hoạt động kinh tế, v.v.

Việc xây dựng từng bước mô hình (mô hình sau phức tạp hơn mô hình trước) là một trong những nét đặc trưng của phương pháp mô hình hóa dựa trên tác tử. Vì ngoài những ưu điểm khác, phương pháp này cho phép ta đi từ một mô hình cơ sở, hoàn thiện nó với các « tác tử » mới (kinh tế, xã hội, môi trường v.v.), đánh giá và đo lường tác động của việc đưa thêm các tác nhân vào hệ thống tổng thể. Xét trên giác độ sư phạm, điều này được thể hiện rõ trong toàn bộ khóa học bằng việc phân tách rõ ràng hai phần : phần một là xây dựng mô hình cơ sở, được sử dụng để giới thiệu GAMA và các khái niệm trong GAMA và phần hai, ngắn hơn, là dịp để các học viên độc lập thực hiện các thao tác để mô hình trở nên phong phú hơn và nhằm vào một vấn đề cụ thể. Với mô hình dạng này, ta có thể nghiên cứu nhiều vấn đề hơn. Các giảng viên đã đưa ra một loạt các nội dung cần nghiên cứu, yêu cầu học viên phân thành bốn nhóm và lựa chọn chủ đề ; mỗi nhóm phải làm việc độc lập để nghiên cứu vấn đề mà nhóm mình đã lựa chọn.


- Nhóm 1 - kịch bản « các doanh nghiệp phải đối mặt với hiện tượng mực nước biển dâng ». Việc nước biển xâm thực vào sông là mối đe dọa, các hoạt động sản xuất có thể bị đảo lộn. Nhóm cần mô hình hóa hành vi của các chủ doanh nghiệp để đối phó với nguy cơ ngừng hoạt động này.

- Nhóm 2 - kịch bản « các chủ doanh nghiệp có thể quyết định không trả phí sử dụng nước, vì vậy một cơ quan kiểm soát việc sử dụng nước được thành lập ». Cần mô hình hóa chiến lược của cơ quan quản lý lưu vực trước vấn đề này.

Nhóm 3 - kịch bản « thêm các hành vi xã hội của chủ doanh nghiệp ». Các chủ doanh nghiệp ra quyết định căn cứ vào hoạt động của mình cũng như hành vi của các chủ khác. Một việc rất quan trọng cần làm là xác định trật tự hành động của các tác nhân, thời điểm nào các quyết định được đưa ra.

- Nhóm 4 - kịch bản « lũ lụt là nguồn gốc gây tê liệt hệ thống ». Nhóm cần mô hình hóa ảnh hưởng của lũ lụt đến hoạt động của các doanh nghiệp sản xuất. Vấn đề tiếp theo đặt ra là hành vi của các chủ doanh nghiệp trước nguy cơ lũ lụt.

Học viên chia thành bốn nhóm, mỗi nhóm có một giảng viên hỗ trợ. Phần thực hành được chia thành hai giai đoạn khác nhau : phân tích và suy nghĩ về đề bài, kịch bản đưa ra, trình bày cách tiếp cận vấn đề với cả lớp (cách tiếp cận tổng hợp nhằm xác định phương thức đưa số liệu vào các mô hình sẵn có ; không dùng máy tính) ; sau khi cách tiếp cận được cả lớp tán thành, các nhóm bắt đầu thao tác kỹ thuật trên phần mềm GAMA. Giảng viên đã tổng kết lại nội dung phương pháp luận cho cả hai bước trong phần thực hành của học viên.

nhóm 1

Chúng ta cần đưa những thay đổi gì vào mô hình ?

Trước tiên, chúng ta hãy thêm các đơn vị nước sạch và nước thải vào, đặc điểm « nước bẩn », sau đó chúng ta sẽ mô hình hóa hiện tượng xâm thực trong hệ thống thủy văn, chúng ta bắt đầu từ phía biển. (Xem. Sơ đồ sau)

Một hoạt động mới được đưa ra, đó là trồng lúa kháng mặn. Cuối cùng thì nhà quản lý lưu vực có thể khuyến khích chủ doanh nghiệp áp dụng chiến lược này.

Việc xây dựng một hệ thống đê và kênh dẫn nước rất phức tạp và tốn kém, chính vì vậy chúng tôi lựa chọn giải pháp bơm nước ngọt vào làm giảm độ mặn. Chúng tôi đơn giản hóa vấn đề bằng cách chỉ nghiên cứu tác động của xâm thực đối với nông nghiệp.

Các bước tiến hành trong mô hình bao gồm :

- Thêm nước mặn vào trong các điểm nước : hệ thống lưu vực càng gần biển thì độ mặn càng cao ;

- Giả thiết đưa ra là độ mặn không thay đổi giữa các điểm nước ; bắt đầu với giá trị khởi điểm là 100, chúng tôi ước lượng điểm nước tiếp theo có độ mặn là 95, tiếp đó là 90 v.v. ;

- Đưa giống lúa kháng mặn vào canh tác ;- Đề xuất hai kịch bản dựa vào ngưỡng chịu

mặn : nếu ngưỡng chịu mặn không vượt quá ngưỡng 1, nông dân vẫn có thể tiếp tục canh tác giống lúa cũ bằng cách bơm nước giảm độ mặn ; nếu vượt quá ngưỡng này, người nông dân sẽ chuyển sang canh tác giống mới ;

- Nhà quản lý lưu vực có thể có hình thức thưởng để khuyến khích các hộ đã chuyển đổi loại hình canh tác.


nguyễn ngọc Minh

Vì sao các bạn lại lên kế hoạch bơm nước vào để làm giảm độ mặn xâm thực ? Các bạn dựa trên cơ sở nào để đưa ra kế hoạch này ?

nhóm 1

Chúng tôi dự kiến hai giải pháp kỹ thuật tạo nước ngọt : đào giếng để lấy nước ngầm và dùng hóa chất để làm giảm độ mặn.

nguyễn tân Dân

Khi có hiện tượng xâm thực, các lớp nước ngầm cũng bị nhiễm mặn ; việc dùng hóa chất cũng rất tốn kém. Các bạn có tính đến hai yếu tố này không ?

Và cuối cùng, cũng vẫn cần đưa ra các kịch bản sát với thực tế nhất : hiện nay tại đồng bằng sông Cửu Long, vẫn chưa hề có giống lúa kháng mặn.

[arnaud Grignard]

Hiện nay các nhà khoa học vẫn đang nghiên cứu các giống lúa kháng mặn, tuy nhiên chúng ta cũng cần tính đến yếu tố kinh tế. Một yếu tố khác cũng có thể được đưa vào, đó là bơm nước mặn vào đồng để nuôi tôm.

[alexis Drogoul]

Tôi thấy hai quan điểm mà các bạn nêu ra chính là minh họa điển hình cho những tranh cãi, thảo luận từ những năm 1960 trong lĩnh vực mô hình hóa tin học : liệu có cần phải luôn gắn với thực tế hay ta có thể đơn giản hóa vấn đề để có thể phân tích nó ? Tất cả chúng ta đều mong muốn có mô hình thực tiễn, nhưng ta cũng phải chấp nhận một điều rằng công cụ tin học luôn có giới hạn ; những ứng dụng của phần mềm này giúp ta nghiên cứu các vấn đề trừu tượng.

nước biển xâm thực

Nguồn : các học viên.

37Sơ đồ


Quyền không trả phí của chủ doanh nghiệp (1)

Quyền không trả phí của chủ doanh nghiệp (2)



38

39

Sơ đồ

Sơ đồ

nhóm 2


Mô hình của chúng ta là một công cụ hỗ trợ giúp các nhà quản lý lưu vực ra quyết định.

Mô hình phụ thuộc vào thái độ của các chủ sở hữu. Nhà quản lý áp dụng chính sách gì? Lực lượng cảnh sát nước có những thẩm quyền gì ?

Trước tiên, chúng ta cùng nhau xác định các chỉ số ô nhiễm và các mức phí phải đóng góp tùy theo mức độ gây ô nhiễm của các hoạt động sản xuất. Tiếp theo đó, cần xác định các biện pháp trong trường hợp các doanh nghiệp không chịu trả phí. Các chủ doanh nghiệp có nghĩa vụ mở tài khoản ngân hàng với số dư lớn hơn mức phí phải đóng.

[patrick taillandier]

Liệu toàn bộ các chủ doanh nghiệp có chung một hành vi, đặc biệt là liên quan đến nghĩa vụ trả phí ô nhiễm ? Yếu tố nào tác động đến hành vi đóng hay không đóng phí của doanh nghiệp ?

nhóm 2

Tiêu chí xác định việc doanh nghiệp có phải trả phí hay không chính là mức độ gây ô

nhiễm. Mức gây ô nhiễm càng cao thì chủ doanh nghiệp lại càng không có ý thức trả phí ô nhiễm.

[alexis Drogoul]

Các bạn có ý định đơn giản hóa mô hình ? Có phải các bạn muốn đưa tất các yếu tố liên quan vào trong hành vi của nhà quản trị ?

nhóm 2

Sơ đồ mà chúng tôi giới thiệu cho thấy toàn cảnh vấn đề, trong quá trình thực hiện, chúng tôi sẽ đơn giản hóa.

[alexis Drogoul]

Có rất nhiều thứ mà các bạn không nêu rõ, như vậy sẽ rất khó để mô hình hóa, trừ phi các bạn đưa ra những giả thuyết đơn giản hóa. Tuy nhiên, các bạn đã xác định rất rõ những gì muốn làm. Tôi thấy rằng mô hình mà các bạn xây dựng đã bao gồm được tất cả những nội dung đã được chuyển tải trong tuần này.

nhóm 3

Điều gì sẽ xảy ra khi các hoạt động sản xuất bị ngưng trệ ?

tạo một hành vi ứng xử xã hội cho chủ doanh nghiệp (quan sát và mô phỏng hành vi của chủ doanh nghiệp hàng xóm)


40Sơ đồ


Trong tình huống ngưng trệ hoạt động, chủ doanh nghiệp sẽ quan sát hành vi của các chủ sở hữu khác trước khi tự mình ra quyết định. Chúng ta sẽ xem xét hai loại hình chủ doanh nghiệp « hàng xóm » : chủ doanh nghiệp ở thượng nguồn và hạ nguồn.

Vì sao một hoạt động sản xuất bị ngưng trệ?

Bốn loại thông tin được xem xét: chủ doanh nghiệp đã trả phí chưa? Chủ doanh nghiệp nhận được hỗ trợ của nhà quản trị lưu vực hay không? Có đủ lượng nước đảm bảo hoạt động sản xuất hay không? Có những hoạt động sản xuất nào ?

Đối với các doanh nghiệp « hàng xóm », chúng tôi đặt ra các câu hỏi sau : Họ sản xuất gì ? Các hoạt động này có bị ngưng trệ không ? Nếu bị ngưng trệ, sẽ xét theo các kịch bản khác nhau : hoạt động sản xuất được chỉnh sửa ; thay đổi loại hoạt động – hoạt động mới có đem lại nhiều lợi nhuận không ?

Để ra quyết định điều chỉnh hoạt động sản xuất hoặc thay đổi hoạt động, chủ doanh nghiệp cần đưa vào tình hình của các doanh nghiệp khác và sẽ quyết định dựa theo những tiêu chí sau :

- So sánh thu nhập của các hoạt động ;- Mức độ gây ô nhiễm của các hoạt động ;- Năng lực tài chính trong trường hợp

chuyển đổi hoạt động.

Dương hồng huệ

Các bạn chỉnh sửa hay tạo mới những tác tử nào để đạt mục tiêu đề ra ?

nhóm 3

Chúng tôi làm theo các bước kỹ thuật nêu trong phần mềm GAMA. Chúng tôi không đưa thêm thông tin mới vào. Tuy nhiên, có hai

tác tử mới sẽ được đưa vào : doanh nghiệp « hàng xóm » là những doanh nghiệp nào ? Các chủ doanh nghiệp sẽ có áp dụng những hành vi gì ?

nhóm 4

Đề tài nghiên cứu của chúng tôi liên quan đến ba điểm : làm thế nào để xác định tác động của lũ lụt ? Đâu là những biện pháp cần thiết để đối phó với lũ lụt ? Cơ quan nào tài trợ để thực hiện các biện pháp này ?

Chúng tôi đã xác định hai mức sụt giảm thu nhập – 50% và 100%. Các hoạt động sản xuất ở hạ nguồn chịu tổn thất nhiều hơn so với các hoạt động ở thượng nguồn. Tùy theo chiều nước chảy, ta xác định tỉ lệ tổn thất thu nhập đối với từng chủ doanh nghiệp.

Việc lựa chọn các biện pháp thích nghi phụ thuộc vào loại hình hoạt động sản xuất : đối với các nhà máy công nghiệp vốn khó có thể di dời, giải pháp là xây dựng đê ; thay đổi loại hình cây canh tác đối với nông nghiệp, ví dụ như chuyển đổi qua nuôi trồng thủy sản.

Điểm lại phương pháp luận (1)

[alexis Drogoul]

Phần giới thiệu này rất thú vị vì nó ở giữa hai thế giới : thế giới thực và thế giới mô hình hóa.

Nhiều ràng buộc trong thế giới thực được đưa ra, nhưng những ràng buộc này không được lồng ghép vào trong các kịch bản mà các bạn nêu ra, ví dụ như chi phí xây dựng đê điều hoặc chi phí dịch chuyển nhà máy.

Giả thiết các bạn đưa ra cho thấy có bốn cách rất khác nhau để tiến hành mô hình hóa. Điều này được lý giải thông qua nhiều kịch


bản khác nhau và đặc điểm khác nhau của các thành viên trong mỗi nhóm.

Tôi phân làm bốn nhóm :

- Cách tiếp cận của nhóm 1 rất thực tiễn. Đó là giới thiệu phương pháp mô hình hóa áp dụng phần mềm GAMA và tuân thủ những hạn chế của công cụ. Việc áp dụng đã được xác định sẵn : chúng ta áp dụng công cụ, giả thiết đưa vào mô hình hoàn toàn cách biệt với thực tế, điều này là nguyên nhân gây ra tranh cãi ;

- Nhóm 2 áp dụng phương pháp chủ yếu mang tính mô tả. Giả thiết được nêu ra nhưng lại không được trình bày rõ. Đó là phương pháp vốn chỉ mô tả cơ chế vận hành của hệ thống nhưng không tạo gắn kết chặt chẽ với những ràng buộc của mô hình ;

- Phần trình bày của nhóm 3 mang tính giả thiết và xoay quanh các câu hỏi. Mối liên hệ với việc triển khai mô hình đã được phác thảo. Điều làm được là các bạn đã nêu được vấn đề mà không nhất quyết phải tìm ra câu trả lời cho các vấn đề đó. Cách tiếp cận chủ yếu là đặt câu hỏi liên quan đến thực tế cần mô hình hóa hơn là đề ra các giải pháp kỹ thuật khả thi để áp dụng phần mềm ;

- Nhóm 4 có cách tiếp cận giống với cách tiếp cận của các nhà mô hình hóa. Các bạn có phần mô tả mô hình vốn không phải là một hệ thống thực ; mô hình này được kế thừa từ mô hình trước đó mà không phải lúc nào cũng cần tham chiếu đến GAMA. Đó là một mô hình mang nặng tính khái niệm vốn có thể tạo ra từ bất kỳ công cụ nào.

Nhóm 2 và 3 có cách tiếp cận gắn với các giả thiết về thế giới thực tế ; hai nhóm còn lại nghiêng nhiều vào thế giới mô hình.

Phần trình bày của cả bốn nhóm đưa ra những ví dụ minh họa cho thấy có nhiều cách khác nhau để thực hiện công việc mô hình hóa, mỗi cách ở những vị trí giao động khác nhau giữa các ràng buộc thực tế và ràng buộc của công cụ tin học.

Bản thân tôi không phải lo lắng về khả năng mô hình hóa của các bạn vì các nhóm đi sâu thực hiện mô hình hóa cũng đã đưa ra các câu hỏi liên quan đến thực tế, còn các nhóm có cách tiếp cận khá gần với thực tế cũng đã hoàn tất các giả thiết, vì vậy các bạn sẽ không gặp khó khăn nhiều khi triển khai mô hình.

ngày 5, thứ sáu ngày 20/7

Phần ứng dụng phần mềm GAMA của các nhóm

Điểm lại phương pháp luận (2)

[alexis Drogoul]

- Hôm qua, nhóm 1 đã có phần trình bày có tính ứng dụng cao trong GAMA. Phần trình bày của các bạn cũng mang rõ nét mô tả, đặc biệt với việc sử dụng dữ liệu thực từ file thông tin địa lý ;

- Nhóm 2 có phần trình bày thiên về mô tả, nêu rõ cơ chế vận hành của hệ thống với nhiều dòng câu lệnh. Sơ đồ sử dụng để biểu diễn giải pháp kỹ thuật sau đó đã được sử dụng để giải thích cơ chế vận hành của mô hình.

Hai nhóm đầu có xuất phát điểm khác nhau nhưng có điểm chung là mô tả mô hình và cho thấy cả hai nhóm đều nắm rõ phần mềm GAMA.

- Phần trình bày của nhóm 3 dựa vào cách đặt vấn đề rất gần với thực tế nhưng rất xa với mô hình. Hôm nay, các câu hỏi đã được


xóa đi, các giả thiết được nêu ra, các dòng câu lệnh mô tả thế giới bằng cách sử dụng các kỹ thuật tương đối tiến bộ so với những gì các bạn đã học trong tuần này. Nhóm các bạn đã chuyển từ thế giới thực sang thế giới ảo ;

- Nhóm 4 có phần trình bày mang nặng tính khái niệm trong lĩnh vực mô hình hóa nhưng không tham chiếu nhiều đến quá trình thực tiễn. Cũng như các nhóm khác, nhóm 4 đã có phần trình bày mang nặng tính chất mô tả. Điểm mạnh trong kết quả nghiên cứu của nhóm các bạn là dễ vận hành và thực tế vì đây là nhóm duy nhất đã tham chiếu đến thực tế đặc thù của đồng bằng sông Cửu Long và các hành vi của cư dân khu vực này.

Cuối cùng, trong một khoảng thời gian rất ngắn, chúng ta đã có bốn kết quả công việc khá tương đồng xét trên khía cạnh biểu diễn và mô tả thế giới thực. Tất cả các nhóm đã thành công và sản phẩm đạt được là các mô hình được thiết kế như những thế giới khép kín.

Có một vài tham chiếu đến thế giới thực được đưa ra nhưng phần trình bày chỉ xoay quanh mô hình : đó là tác tử, môi trường và

tương tác. Mặc dù phần thiết kế mang tính ảo, nhưng trong phần thuyết trình các bạn đã có cách tiếp cận mang tính thực tiễn, có phóng chiếu đến các mô hình có các thuộc tính của thế giới thực – hướng đến thực tế với các biện pháp đối phó với xâm thực, cơ chế kiểm tra và giám sát qua lực lượng cảnh sát, v.v.

Mục tiêu đề ra cho bài tập đã được lĩnh hội : mô hình được sử dụng như một công cụ nhằm mô tả và biểu diễn những điều ta muốn tìm hiểu trong thế giới.

tài liệu tham khảo

TAILLANDIER, P., D.-A. VO, E. AMOUROUX et A. DROGOUL (2012), GAMA: A Simulation Platform that Integrates Geographical Information Data, Agent-Based Modeling and Multi-Scale Control, in “Principles and Practice of Multi-Agent Systems”, Springer, pp. 242-258, Lecture Notes in Artificial Intelligence.

TREUIL, J-P., A. DROGOUL et J-D. ZUCKER (2008), Modélisation et simulation à base d’agents : exemples commentés, outils informatiques et questions théoriques, Dunod, Paris.


Họ và tên Nơi công tác Chuyên ngành Chủ đề nghiên cứu Email

Chu Thị Vân Anh Trường Cao đẳng Vĩnh Phúc Nhân học

Tri thức địa phương của người Tày trong việc sử

dụng và bảo vệ nguồn tài nguyên thiên nhiên ở huyện

Ba Bể, Bắc Kạn

[email protected]

Dương Hiền Hạnh

Đại học Thủ Dầu Một Nhân học Các chính sách về di dân duonghien1972@

yahoo.com

Dương Hồng Huệ

Đại học Tài nguyên và môi trường TP Hồ

Chí Minh

Mô hình hoá môi trường

Ứng dụng mô hình hoá chất lượng môi trường trong

quản lý môi trường và phát triển kinh tế xã hội

[email protected]

Lê Văn TìnhĐại học Tài nguyên

và môi trường TP Hồ Chí Minh

Bản đồ, địa lý, thiên tai

Ứng dụng viễn thám và GIS trong quản lý ngập lụt ở

Hà Nội

[email protected]

Nguyễn Hùng Mạnh

Sở VH, thể thao và du lịch Lào Cai Nhân học phát triển Sự đô thị hóa ở xã Nghĩa Đô,

tỉnh Lào Caimanhnguyenvn@

gmail.comNguyễn Ngọc

MinhĐại học Bách khoa

TP Hồ Chí MinhMô hình toán về môi

trường nướcThuỷ lực và chất lượng nước,

thuỷ vănngocminh@hcmut.

edu.vn

Nguyễn Tấn Dân Viện Phát triển bền vững vùng Nam bộ Môi trường

Sử dụng và quản lý nguồn tài nguyên dựa vào cộng

đồng

[email protected]

Nguyễn Thị Tuyết Nam Đại học Sài Gòn Môi trường

Nước và những vấn đề về môi trường và xã hội có liên

quan

[email protected]

Phạm Thị Diễm Phương

Đại học Tài nguyên và môi trường TP Hồ

Chí MinhQuản lý môi trường

Phân tích, quan trắc, quản lý rủi ro và nghiên cứu đánh giá tác động của môi trường

[email protected]

Phạm Thị Thuỳ Trang

Đại học KHXH và nhân văn TP Hồ Chí

MinhXã hội học Ô nhiễm nguồn nước và

quản lý nướcphamthuytrang1810@

gmail.com

Phan Đình Phước

Viện Nghiên cứu phát triển TP Hồ Chí

MinhQuản lý đô thị Quản lý cơ sở hạ tầng đô thị:

lĩnh vực cấp thoát nướcdinhphuoc_ds@

yahoo.com.vn

Quách Đồng Thắng

Sở Khoa học công nghệ TP Hồ Chí

Minh

Hệ thống thông tin địa lý

Thiết kế và phát triển các hệ thống thông tin địa lý phục vụ các ngành quản lý cơ sở

hạ tầng

[email protected]

Quách Thị Thu Cúc

Viện Phát triển bền vững vùng Nam bộ

Phát triển cộng đồng

Môi trường nước và sinh kế của người dân sống ven kênh Thốt Nốt, TP Cần Thơ

[email protected]

Roeungdeth Chanreasmey

Học viện Công nghệ Campuchia Nguồn nước Hydro pédologie plus Tank

model [email protected]

Trần Thanh Hồng Lan

Trung tâm Nâng cao chất lượng cuộc

sốngXã hội học Đô thị và đô thị hoá [email protected]

Danh sách học viên


Họ và tên Nơi công tác Chuyên ngành Chủ đề nghiên cứu EmailTrương Chi

Quang Đại học Cần Thơ Hệ thống thông tin địa lý

Mô hình thay đổi sử dụng đất dựa vào tác nhân [email protected]

Võ Quốc Thành Đại học Cần Thơ Quản lý nguồn nước Mô hình thuỷ lực ứng dụng [email protected]


Documents

2.4. Tiếp cận ứng dụng cho mô hình hóa dựa trên tác tử€¦ · cứu phát triển nông nghiệp ... Mô hình hóa ứng dụng trong ... Đâu là thế mạnh