Ágens-alapú szimulációkLegéndi Richárd Olivér

legendi@inf.elte.hu

Eötvös Loránd Tudományegyetem Programozási nyelvek és fordítóprogramok tanszék

Az informatika alapjai és módszertana doktori programTémavezetők: Dr. Gulyás László, Dr. Kozsik Tamás

IK Szakest - 2011. április 28.

2

KivonatBevezetés

Alapfogalmak: ágens, ABM, motivációPéldák

ProjectekEredményekÖsszefoglalás

2011. április 28. Legéndi Richárd Olivér, IK Szakest

Legéndi Richárd Olivér, IK Szakest 3

Kutatási irányokÁgens-alapú szimulációkHáttér: sokszor egy hálózat

Ismertségi, publikációs kapcsolat, táplálkozási lánc, ...

Dinamikus hálózatokDinamikus folyamatok

Információ-, betegségterjedés, ...Időben változó hálózatok

2011. április 28.

Legéndi Richárd Olivér, IK Szakest 4

Ágens?

2011. április 28.

Replicator (Stargate)

Ágens-alapú modellezés (ABM)Ágens: önálló

döntéshozóKomplex rendszerek

számos, egymással kölcsönhatásban lévő szereplővel

Alulról felfelé építkező számítási modellEmergens globális

(makro) jelenségek vizsgálata lokális (mikro) szabályok meghatározásával

Ágens-alapú modellezés (ABM)Az ágensek általában:

FüggetlenekSaját döntéseket hoznakTanulnak, alkalmazkodnak a környezethezMeghatározott topológia szerint

kommunikálnak(grid, speciális hálózatok, stb.)

Nem jósolni szeretnénkViselkedési minták alapján következtetések

Legéndi Richárd Olivér, IK Szakest 7

Motiváció – Példa„The economy needs agent-based modelling - The leaders of the world are flying the economy by the seat of their pants, say J. Doyne Farmer and Duncan Foley. There is, however, a better way to help guide financial policies.In today’s high-tech age, one naturally assumes that US President Barack Obama’s economic team and its international counterparts are using sophisticated quantitative computer models to guide us out of the current economic crisis. They are not.”

J. Doyne Farmer and Duncan FoleyThe economy needs agent-based modelling

Nature Vol. 460, 6 August, 2009

2011. április 28.

Legéndi Richárd Olivér, IK Szakest 8

KözgazdaságtanJelenleg használt modellek:

1. Ekonometrikus Statisztikai modellek Idősorelemzés: a múlt adataira illesztés Kiváló előrejelző nagyjából azonos változások esetén

2. „Dinamikus sztochasztikus általános egyensúlyi”

Tökéletes világot feltételeznek... ... amiben a válsághoz hasonló fogalom nem is létezik

Heterogenitás, spekulációk, személyes preferenciák, nem racionális szereplők...?

2011. április 28.

Legéndi Richárd Olivér, IK Szakest 9

A miérteket folytatvaReprezentatív felől elmozdulhatunk

heterogén szereplők feléBonyolultabb folyamatokat leírni esetenként

makro szinten nehéz – ha nem lehetetlenAz ABM megközelítés sokkal kézenfekvőbb az

általánosan bevált matematikai eszközöknél

2011. április 28.

PéldákInformáció-, BetegségterjedésKatasztrófavédelemForgalomtervezésAdóelkerülés

Legéndi Richárd Olivér, IK Szakest 11

Demo – Schelling-féle szegregáció

2011. április 28.

http://ccl.northwestern.edu/netlogo/models/Segregation

Legéndi Richárd Olivér, IK Szakest 12

Miért lehet érdekes?Kis létszámú, de roppant heterogén

kutatóbázisSzociológusok, epidemológusok, közgazdászok,

biológusok, politológusok, ...Komoly szükség van a jól képzett

informatikusokra

2011. április 28.

Legéndi Richárd Olivér, IK Szakest 13

ProjectekELTE IKKK

GVOP-3.2.2-2004.07-005/3.0 (2007)Emergence In the Loop, EMIL

EC FP6 STREP #033841 (2007-2009)QosCosGrid, QCG

EC FP6 STREP #033883 (2006-2009)

TÁMOPTÁMOP-4.2. 1/B-09/1/KMR-2010-0003

ELTE-SoftKMOP-1.1.2-08/1-2008-0002

2011. április 28.

Legéndi Richárd Olivér, IK Szakest 14

FablesFunctional Agent-Based Language for SimulationSzimulációs nyelv és Eclipse-alapú keretrendszer

Bartha Sándor, Legéndi Richárd (MSc)Keszthelyi Balázs (BSc)~5-6 publikált cikk

https://fables.aitia.aihttps://mass.aitia.ai/fables

2011. április 28.

Legéndi Richárd Olivér, IK Szakest 15

TraffixKözlekedési szimulációkhoz kifejlesztett

ágens-alapú környezetBálint Balázs (MSc, könyvfejezet, +2-3 cikk)

http://www.youtube.com/user/balintbaDiamant Péter (MSc)Tóth Vivien (BSc)Dósa László, Barna Zoltán

http://traffix.aitia.ai

2011. április 28.

Legéndi Richárd Olivér, IK Szakest 16

TaxSimAdóelkerülés szimulátor

MTA Közgazdaságtudományi partnerekkel

Szabó Attila (~4-5 publikált cikk)

http://taxsim.aitia.ai

2011. április 28.

Legéndi Richárd Olivér, IK Szakest 17

Szimulációs módszertanDesign of ExperimentsIteratív kiértékelő algoritmus (IUI)

Szabó Attila (PhD)

2011. április 28.

Legéndi Richárd Olivér, IK Szakest 18

GridABMFizikai korlátok: Számítási kapacitás, memóriaAutomatikus párhuzamosítást támogató

modellsablonok Ágensek számának növelése griden történő futtatássalNe jelentsen többlet munkát a párhuzamos változat

elkészítése

Szemes Gábor (MSc, ~10 előadás/publikáció)

http://gridabm.sourceforge.net/

2011. április 28.

Legéndi Richárd Olivér, IK Szakest 19

GridABM

2011. április 28.

Legéndi Richárd Olivér, IK Szakest 20

Szoftvertechnológia csoportDistributed ABM - http://distributedabm.elte.hu/

Elosztott implementációs technikákKommunikációs költségeket minimalizáló gráfvágásokFutásidejű megoldások dinamikus kapcsolati gráfokhozModellformalizációs technikák hatékonyságaModellek automatikus párhuzamosítása

Szakdolgozat, diplomamunka, TDK lehetőségLehetséges témák a weboldalon

3 előadás/publikációJelenleg ~6 BSc/MSc szakdolgozó

2011. április 28.

Legéndi Richárd Olivér, IK Szakest 21

Társadalmi hálózatok

2011. április 28.

Legéndi Richárd Olivér, IK Szakest 22

Társadalmi hálózatokInterakciós topológia

SzomszédságTipikus tulajdonságok:

1. „Kisvilág”2. Klaszterezettség3. Skálafüggetlenség (power law)

Ezekre alapvető modellek:Erdős-Rényi (1., ha összefüggő)Watts-Strogatz (2., lehet 1. is)Barabási-Albert (1., 3., de nem 2.)...

2011. április 28.

Legéndi Richárd Olivér, IK Szakest 23

HálózatelemzésCséri Tamás:

Ritka hálózatok robusztusságának szimulációs vizsgálata a sűrűség függvényében (OTDK)

Dinamikus hálózatokStatikus modellek: pillanatfelvételMinden hálózat változikA kumulatív hálózat tulajdonságainak

vizsgálata

2011. április 28.

Legéndi Richárd Olivér, IK Szakest 24

ÖsszefoglalásEddigi eredmények

Ágens-alapú szimulációk eszközeinek összehasonlításaFormális lehetőségek ágens-alapú szimulációk leírásáraÁgens-alapú szimulációk elosztott futtatásának lehetőségeiAlapvető dinamikus hálózatok vizsgálata

További tervezett kutatási irányokMulticore rendszerek elemzése ágens-alapú renszerek

szempontjábólElosztott futtatások további vizsgálataIdőben változó hálózatokGSoC 2011 – Repast SimphonyFujita-Krugman-Venables modell ágens-alapú implementációja

2011. április 28.

Legéndi Richárd Olivér, IK Szakest 25

ÉrdeklődőknekDr. Gulyás László felvehető órái az ELTE-n:

Társadalmi rendszerek számítógépes szimulációja 1-2http://hps.elte.hu/~gulya/Teaching/TarsSzim/TarsSzimu2.htm

A hálózatok világábanhttp://hps.elte.hu/~gulya/Teaching/Halovilag/Halovilag.html

Haladó hálózat-elemzés (angol nyelvű olvasószeminárium)

Szoftvertech laborhttp://distributedabm.elte.hu/

Ágens Portálhttp://www.agent.ai/

2011. április 28.

Legéndi Richárd Olivér, IK Szakest 26

Gyakorlati felhasználási területekFilmek (ld. Gyűrűk Ura csatajelenetei)Logisztikai feladatok (ld. Vehicle Routing

Problem)Döntéshozóknak eszköz lehetOkostelefonok

Ld. Google + Android + Maps = dugófigyelés

2011. április 28.

Legéndi Richárd Olivér, IK Szakest 27

Kérdések

2011. április 28.

Legéndi Richárd Olivér, IK Szakest 28

Köszönöm a figyelmet!

Legéndi Richárd Olivérlegendi@inf.elte.hu

Eötvös Loránd Tudományegyetem Programozási nyelvek és fordítóprogramok tanszék

Az informatika alapjai és módszertana doktori programTémavezetők: Dr. Gulyás László, Dr. Kozsik Tamás

IK Szakest - 2011. április 28.

2011. április 28.