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ABSS妥当化の視点からのシナリオ分析の意義の検討

後藤 裕介（岩手県立大学）

計測自動制御学会 システム・情報部門 学術講演会 SSI20112011年11月23日(水)社会システム＆シミュレーション(2)

発表のアウトライン

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• 本発表の主張：シナリオ分析はABSSが提示する結果を提示先に受け入れてもらうという妥当化（の一側面）にも貢献できるのではないか• ABSSの概要と特性：不確実性と複雑な相互作用• シナリオ分析：• ABSSにおける妥当性と本発表での対象：どうやって提示先のステークホルダーを説得するか？• ABSS妥当化の視点からのシナリオ分析の意義

背景1：シミュレーションの役割

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予測 (management crystal ball)

より情報を得た上での意思決定(better-informed decision making*)

•組織内外の極めて高い不確実性•高度に複雑化した組織内相互作用

組織マネージャの直面している状況：

組織目標の観点から最適なマネジメント・コントロール・システム（MCS）を設計・導入することは不可能

シミュレーションにできる支援：

* North and Macal: Managing Business Complexity, Oxford University Press (2007)

背景2：ABSSのターゲット

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エージェントベース社会シミュレーション（ABSS）:•対象：自律的意思決定主体から構成される　　　社会・経済・組織システムを対象•目的：複雑システムに関する理解深化

ABSSにおけるシナリオ分析：1.想定状況で特定の政策を導入した際に実現しうる帰結2.ある特定の帰結が現れるメカニズム

問題の概要と着想

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ABSS実践：•近年の動向：個別具体組織における支援を志向•共有プロトコル（common protocol）の議論•方法論的議論•妥当性に関わる議論•問題：分析結果が提示先組織に受け入れられない

本発表での着想：•シナリオ分析の意義：分析実施者が理解を深める → ステークホルダーの説得•シナリオ分析はステークホルダーに対してABSS分析結果が妥当であると説得することに貢献しうるか？

Richiardi, et al.: A Common Protocol for Agent-Based Social Simulation, JASSS, 9-1(2006)Louie and Carley: Balancing the Criticisms: Validating Multi-Agent Models of Social Systems, Simulation Modelling Practice and Theory, 16-2, 242/256 (2008)

ABSSの概要

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•認知している状況や価値観・属性等に従い自律的に意思決定する主体（エージェント）の行動を間接制御•ミクロレベルのエージェントの挙動からシステムのマクロレベルの振る舞いが決定

ABSSシミュレーション時の特性

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ABSSの実行結果は毎回異なり，差異は大きい（ただし再現性は有）

不確実性

•エージェントの意思決定モデルや組織内外に不確実性•不確実性に対して現在の理解から仮定をおいて実行モデル・分布形 > パラメータ値 > 値の対応

確率分布，確率過程（乱数の利用）

複雑な相互作用ミクロレベルの微小な変化がマクロレベルの大きな影響に

ABSSにおけるシナリオ分析

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本質的に予測（予言）が不可能な対象に対して，どのような可能性があり得るのか把握し，その可能性がどのようにして現れるのか原因究明を通じて対象システムの理解を深める

•シナリオ：システムの動きを支配するパラメータ．　　　　　外部環境，組織状況，MCS．．．•帰結（可能性）：ABSSの1回の実行結果（軌跡）

シナリオ分析の目的：1.想定状況で特定の政策を導入した際に実現しうる帰結2.ある特定の帰結が現れるメカニズム

用語の定義：

シナリオ分析の手順

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1.可能性のランドスケープ分析：不確実性が政策の効果に与える影響を把握する

2.ミクロダイナミクス分析：特定の可能性が現れる原因を理解する

可能性のランドスケープ分析

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•対象組織状況・PMS代替案における実行結果のランドスケープ•不確実性に起因する可能性のばらつきを把握する•原因分析を行う可能性を選択する

Goto and Takahashi: Landscape Analysis of Possible Outcomes, Springer Series on ABSS, 8, 87/98, Springer (2010)

ミクロダイナミクス分析

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•選択した可能性が現れる過程をミクロレベルのパラメータのダイナミクスから説明を試みる•モデルの仮定に従った論理的に正しいマクロレベルの振る舞いの説明ができる•現状では比較分析による発見的な分析にとどまる

Ohori and Takahashi: Market Design for Standardization Problems with Agent-Based Social Simulation, J. of Evolutionary Economics, to appear

ABSSにおける妥当性の議論

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•V&V（verification & validation）：•verification：検証•validation：妥当性の確認（本発表では「妥当化」）•従来の自然科学・工学系の妥当性の確認方法はそのまま使えない

はじめに：

議論の経過：妥当性概念の検討

妥当化の戦略の検討

ABSSにおける妥当性概念

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Sargentによる定義：•conceptual model validity：概念モデルにおける理論・仮定が対象を関心の観点から適切に表現しているか？•operational validity：実行結果が対象とする適用範囲において意図した目的の観点から十分に正確か？•data validity：モデル構築・評価，テスト，実験において必要となるデータが適当なもので正確か？

形式的な定義：あるシステムとそれを表現したもう一つのシステムとの準同型の度合い

Richiardi, et al.: A Common Protocol for Agent-Based Social Simulation, JASSS, 9-1(2006)Sargent: Verification, Validation, and Accreditation of Simulation Models, Proc. of the Winter Simulation Conference, 50/59 (2000)

ABSSにおける妥当化戦略

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モデル解像度と戦略類型：

抽象モデル ミドルレンジモデル

ファクシミリモデル

目的

戦略

対象

複雑システムの性質理解

対象問題クラスの性質理解

個別組織状況での政策効果

•ドッキング•M2M分析

•Stylized Fact Analysis•History Friendly Approach

分析者 分析者 分析者，ステークホルダー

参加型アプローチ：•モデルは常に暫定的な存在，テクスト（言語）としての役割•ステークホルダーの認識を反映し，納得するモデルを構築柴: 「テクスト」としての社会シミュレーション,経営情報学会誌,19-1,83/86 (2010)Ramanath and Gilbert: The Design of Participatory Agent-Based Social Simulations, JASSS, 7-4 (2004)

本発表で対象とする問題

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前提：•妥当化は社会的プロセス；完璧な方法は無い•企業組織でのABSSにおける妥当性概念：•ユーザがABSSの結果を信用できる•ユーザのニーズをABMが満たしている•参加型のアプローチにおいてステークホルダーが全ての行程に参加するのは現実的でないことも

対象とする状況：•部分的なモデル構築への参加•分析結果をプレゼンテーションにより共有

どうすればステークホルダーは納得するか？

従来のABSS分析結果報告の問題点

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ステークホルダーが納得するためには少なくとも以下の問題が存在

•特定の1回の実行結果のみを示す

•平均値や分散などの統計的データの提供

•なぜその結果が選択されたのか？•特徴的な実行結果以外の傾向は？

•結果の傾向を示すことはできる•ある特定の帰結が現れる原因分析は困難

ABSS妥当化の視点からのシナリオ分析の意義

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シナリオ分析がABSS分析結果報告に問題を解消できるのでは？

ステークホルダーがABSSの結果をより信用できるように

•可能性のランドスケープ分析：PMS代替案により実現する可能性を全て列挙•ミクロダイナミクス分析：特定の可能性が現れる過程について論理的に正しい説明が与えられる

シナリオ分析実践上の問題

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•プレゼンテーション中にリアルタイム，インタラクティブにシナリオ分析を展開•ステークホルダーにわかりやすい可視化

想定される実践上の問題：

第2世代ABSSシミュレータへの期待：

•SOARS，MASON，Repast Simphony•多様なグラフィック機能•分析支援機能が充実するとうれしい

まとめ

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シナリオ分析はステークホルダーに対してABSS分析結果が妥当であると説得することに貢献するか？

•PMS代替案により実現する可能性を全て列挙•特定の可能性が現れる過程について論理的に正しい説明が与えられる

シナリオ分析は分析結果報告の問題を解消する

参考文献

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1) North and Macal: Managing Business Complexity, Oxford University Press (2007)2) Goto and Takahashi: Landscape Analysis of Possible Outcomes, Springer Series on ABSS, 8, 87/98, Springer (2010)3) 高橋: 組織デザインと社会シミュレーション,オペレー ションズ・リサーチ,53-12,686/691 (2008)4) Richiardi, Leombruni, Saam, and Sonnessa: A Common Protocol for Agent-Based Social Simulation, Journal of Artificial Sociaties and Social Simulation, 9-1, (2006)5) Polhill, Sutherland, and Gotts: Using Qualitative Evidence to Enhance an Agent-Based Model- ing System for Studying Land Use Change, Journal of Artificial Sociaties and Social Simulation, 13- 2, (2010)6) Louie and Carley: Balancing the Criticisms: Validating Multi-Agent Models of Social Systems, Simulation Modelling Practice and Theory, 16-2, 242/256 (2008)7) Ohori and Takahashi: Market Design for Standardization Problems with Agent-Based Social Simulation, Journal of Evolutionary Economics, to appear8) 後藤,高橋: 組織行動のもつ不確実性が業績評価制度の効果に与える影響の分析̶可能性のランドスケープ分析の提案と適用,経営情報学会誌,18-2,15/49 (2010)9) Sargent: Verification, Validation, and Accreditation of Simulation Models, Proceedings of the Winter Simulation Conference, 50/59 (2000)10) Gilbert: Agent-Based Models, Sage (2007)11) Axtell, Axelrod, Epstein, and Cohen: Aligning Simulaiton Models: A Case Study and Results, Computational & Mathamatical Organization Theory, 1-2, 123/141 (1996)12) Hales, Rouchier, and Edmonds: Model-to-Model Analysis, Journal of Artificial Sociaties and Social Simulation, 6-4, (2003)13) Yoon and Lee: Agent-Based and History-Friendly Models for Explaining Industrial Evolution, Evolutionary and Institutional Economics Review, 6-1, 45/70 (2009)14) 後藤,高橋,瀬上: 内部競争を考慮した知識共有のための評価制度分析,経営情報学会誌,18-1, 15/49 (2009)15) 柴: 「テクスト」としての社会シミュレーション,経営 情報学会誌,19-1,83/86 (2010)16) Ramanath and Gilbert: The Design of Participatory Agent-Based Social Simulations, Journal of Artificial Sociaties and Social Simulation, 7-4, (2004)17) Barreteau: The Joint Use of Role-Playing Games and Models Regarding Negotiation Processes: Characterization of Associations, Journal of Artificial Sociaties and Social Simulation, 6-2, (2003)18) 高橋: 社会シミュレーションの問題領域と課題,経営情報学会 社会・組織・経済へのエージェントベースアプ ローチ研究部会 研究報告書,25/28 (2008)