Agent-based models (ABM)

• 个体为本模型
• 研究个体交互作用下整体规律现象的模型
• 基于简单规律下的计算模拟
• 自下而上

应用

• 社会科学： agent-based social simulation (ABSS)
• 经济学：agent-based computational economics (ACE)
• 生态学：种群模型
• 计算机科学：distributed artificial intelligence (DAI)
• 举例
  • Schelling’s segregation model
  • Epstein and Axtell’s Sugarscape model

ABM中的统计学

• 基于归纳 建模基础
• 个体行为符合统计规律
• 潜在变量分析
• 应用中的不确定性分析与敏感度分析
• 统计推断

NetLogo

• Wilensky 开发
• 开源ABM软件
• 类Logo语法
• GUI 操作简单 易上手

RNetLogo

• 连接R与NetLogo的工具

安装与启动

install.package('RNetLogo')
library("RNetLogo")
# 设定你NetLogo的位置
nl.path <- "/Applications/NetLogo 5.1.0"
# 启动界面 
# 如果出现java.lang.UnsupportedClassVersionError: nlcon/Preprocess : Unsupported major.minor version 51.0 建议试用JGR作为IDE rJava与RStudio目前有点不配合
NLStart(nl.path)

林火模型

model.path <- file.path("models", "Sample Models", "Earth Science","Fire.nlogo")
NLLoadModel(file.path(nl.path, model.path))
NLCommand("set density 70")    # 设定森林密度
NLCommand("setup")             # 初始化 
NLCommand("go")                # 运行模型一次
# 模拟火灾的覆盖面积
library(ggplot2)
NLCommand("set density 70")
NLCommand("setup")
burned <- NLDoReportWhile("any? turtles", "go",
                c("ticks", "(burned-trees / initial-trees) * 100"),
                as.data.frame = TRUE, df.col.names = c("tick", "percent.burned"))
# 用ggplot2对运行时间与模型覆盖度作图
p <- ggplot(burned,aes(x=tick,y=percent.burned))
p + geom_line() + ggtitle("Non-linear forest fire progression with density = 60")
# 与控制台交互
NLCommand("print \"Hello NetLogo, I called you from R.\"")
# 退出
NLQuit()

参考文献

Thiele, Jan C. “R Marries NetLogo: Introduction to the RNetLogo Package.” Journal of Statistical, 2014. http://www.jstatsoft.org/v58/i02/paper.