Térbeli Dinamika az Emberi Populációk: Néhány Alapvető Modellek

Fordította a helyszínen http://faculty.ucr.edu/~hanneman/spatial/intro.html

Probléma

Ez a kis projekt nőtt ki a frusztráció próbálják integrálni a korai munka alapján, egyéni-képzés “rendszerek dinamikus,” az újabb, felmerülő alapuló munka “komplex rendszerek”, “agent-alapú” modell.

“Rendszerek dinamikus” különösen “iskola” a társadalomtudományi megközelítések alkalmazása nem-lineáris differenciál-egyenlet modellezés. Ez a hagyomány gazdag eszköz-készlet, a megértés, modellezés, szimulációs kísérletek, rendszerek, amelyek általában meglehetősen bonyolult a számokat tekintve a változó, bonyolult funkcionális kapcsolatok közöttük. De a hagyomány erős elfogultság felé teherbe esés problémák, mint a “zárt rendszer”, a gondolkodás, nagyrészt a “felülről lefelé.”

Az elmúlt években több, a társadalmi tudomány modellezés közösségi lett jegyezve, hogy “agent-alapú” megközelítést, kapcsolódik szorosan, hogy a növekedés az érdeklődés a “komplexitás” , “megjelenése.” Modellek általános type “bottom-up”, makró minták, mint kiemelkedik a korlátos helyben irányított tevékenységek száma a párosított színészek. A színészek (vagy al-rendszerek, vagy ügynökök) általában közeledett, mint minimálisan komplex magukat (gyakran csak egy vagy két kategorikus attribútumok, egyszerű cselekvési szabályok). A komplex dinamikus viselkedésének a következménye, hogy a csatlakozó topology az ügynökök.

A legalapvetőbb szinten, nincs különbség a két megközelítés. “Rendszerek” gyakran hasznosan kezelni, mint tagjai több egymásra ható “al-rendszerek.” Ez sok rendszerek, modellek nem elsőrendű, (s) kijelző komplex dinamika. Hasonlóképpen, egy könnyen hiszem, az ügynökök, mint az “al-rendszerek.” Ami hangsúly a legtöbb hasznos valószínűleg attól függ, hogy a probléma; ügynök modellek általában, hogy nekünk jobb befolyásolni problémák kezelése megjelenése (esetleg evolúció) a csatlakozó topológia; rendszerek, modellek általában, hogy nekünk jobb befolyásolni megértése, a tartomány-a-motion történelmi dynamics típusú problémák.

Mint egy makró-szociológus, az elsődleges érdekeit a dynamics pedig alakulása közepesen nagyméretű rendszerek (közösségek, szervezetek, osztályok, társadalmak). Általában az a helyzet, hogy az “ügynökök” az ilyen típusú kell, hogy meglehetősen nagy számú tulajdonságok (változók), gyakran meglehetősen bonyolult (nem-lineáris, elmaradt, függő) szabályok, amelyek leírják a viselkedésük. Ezek az igények előzetes dobja a makro-modellező egy rendszerek megközelítés. De az is nagyon világos, hogy a csatlakozó több egymásra makró ügynökök kritikus (a másik fő területe a tanulmány a szociális hálózatok). A dynamics a közösségek által érintett a adjacency, hogy más közösségek; a belső dinamikája nemzetállamok által érintett, ahogy vannak beágyazott rendszerek más nemzet. Gyakran vannak közepesen nagy számban ügynökök kifejezett makro-modellek, valamint a topologies a csatlakozó bonyolult tud lenni. Efféle kérdések előre dobja a modeler, hogy agent-alapú megközelítések.

A modellek, amelyek a fejlett, ebben a szövegben, kezdjük, hogy összehozza a két hagyományok együtt, mint ők alkalmazni, hogy a makro-társadalmi dinamika. Azért dolgozunk, több makró elméletek vonatkozó demográfiai, ökológiai, politikai, gazdasági folyamatok. Ezek az elméletek fejezik ki, mint a nem-lineáris differenciálegyenlet leíró modellek belső dinamikáját egy ügynök. Akkor majd pár számos ilyen komplex szerek a makro-rendszer. Tudjuk képzelni, hogy a csatlakozó a szerek, mint a “térbeli”, következésképpen is felhívni egy irányba, a fizikai rendszerek modellezése hagyományok ökológia, földrajz. Modellek a társadalmi dinamika, azonban szükséges rugalmas, több koncepciók a “tér”. Leginkább a szociális hálózat elemzés nyújt módon conceptualizing a csatlakozó típusú komplex társadalmi rendszerek, ahogyan lehet, úgy, mint “társadalmi tér”.


Társadalomtudományi kérdések

A távolságok között, majd a kapcsolatok között, társadalmi szereplők (személyek, családok, közösségek, szervezetek, al-populációk) nyilvánvalóan fontos a légkondicionáló számos formája a társadalmi cselekvés. Sok területen a társadalomtudományok, a távolságot, majd a csatlakozás rendszeresen ábra a modellek dynamics (E. g. demográfia, ökológia, hálózat-elemzés). Sok fontos elméletek a társadalmi tudományok, bár fizetni rendkívül kis figyelmet, hogy a tér – illetve kezelni a térben, mint egy idegesítő “zavar.”

Sok szempontból ez olyan, mint elméletek elveit a dinamika a fizikai kölcsönhatás feltételezve, hogy “tökéletes vákuum” , “súrlódásmentes felületek.” Hasznosak ezek a feltételezések, hogy az alapvető elméleti elvek, de nyilvánvaló korlátai a gyakorlati mérnöki szempontból. Aggasztóbb az a lehetőség, hogy figyelmen kívül hagyja, vagy túl-egyszerűsítése a távolságok, valamint a kapcsolatok között, társadalmi szereplők inkább, mint megpróbálja csökkenteni a dinamika, a molekuláris kölcsönhatás, hogy az attribútumok az atomok. Ez nem működik, még elméletben.

Feltételezve, hogy a távolság nem számít, hogy a szociális kapcsolatok ésszerű lehet egy dinamikus — ha minden arra törekszünk, hogy megértsük az elméleti egyensúlyi eredmények; de a távolság nem számít semmilyen gyakorlati alkalmazások a társadalmi elméletek. De sok társadalmi jelenségek lehet beágyazva a tér oly módon, hogy nem lehet figyelmen kívül hagyni, még az absztrakt. A tulajdonságok dynamics a társadalmi struktúrák alakulhatnak a nem-lineáris módon, a “csatlakozó topológia” vagy “kapcsolatban” a részek.

A cél természetesen az, hasznos, általános elmélete a társadalmi cselekvés. A távolságot, majd a kapcsolat lehet peremfeltételek vagy explicit kifejezések ilyen elméletek, vagy lehet, hogy alapvető fogalmakat. Építeni elméletek, hogy a távolságot, majd a csatlakozás komolyan, nagyon jó stratégia, hogy mozog oda-vissza között a fejlődő elmélet, analitikus modellek egyértelműen kapcsolódnak őket. Az egyik cél a projekt célja, hogy megpróbálja a távolságot, majd a kapcsolat kérdések több, kifejezetten a néhány nagyon alapvető szociális elméletek.

Ez nem egy új, vagy egyedülálló vállalkozás. Vannak nagyon nagy a kiváló irodalmak, amelyek a szerepet távolság komolyan a társadalmi dinamika. Lehet, hogy adjunk hozzá egy tégla vagy két fal mentén, de a fő cél az, hogy megpróbálja kihasználni a szociális tudósok, hogy elkezdjünk gondolkodni, játszani térbeli dynamics szélesebb körű sub-mezők, alkalmazások.


Technikai kérdések

Számos fontos, hasznos társadalmi-tudományos makro modellek járnak, többszörös, összetett anyagok, összekapcsolt (például: Nemzetközi Határidős). Ott is számos kiváló ágens-alapú modellek, ahol többszörös szerek (pl. Sugarscape). Épület modellek ezeket a típusokat, amíg a közelmúltban volt egy nagy vállalkozás — mint a legtöbb ilyen modelleket fejlesztettek ki, közvetlenül a magas szintű nyelvek. A legtöbb szociális tudósok (sajnos) nagyon korlátozott képzés a programozás, valamint az egyszerű matematika, hogy fejlesztéséhez szükséges, kísérlet vagy rendszerek vagy ügynök modellek.

Barátságos, megközelíthető szoftver eszközök léteznek, mind a rendszerek modellezése (pl. Stella, Madonna, Vensim, add mások), valamint az ügynök modell (pl. Logo, Swarm, RePast, s mások). Modellek kialakítása a komplexitás ilyen környezetben, unalmas, szükség van egy jó kis tanulás. De a szoftver munka-padok, mint ezek, hogy modell elérhető a legtöbb társadalmi tudósok. A modellek, hogy bemutatjuk az oldal ezen az oldalon van kifejlesztve, hogy fut a Berkeley Madonna környezetet. A kód a algoritmusok lett, mint egyszerű, átlátható, hordozható, amennyire csak lehetséges. A Madonna szoftver környezet rendelkezésre áll az ingyenes megtekintésre modellek (nagyon olcsó a teljes változat). Megállapodtunk, hogy Madonna, mint a platform, mert nagyon szép bemeneti, kimeneti, grafikus eszközök, egy egyszerű szintaxis, írás, program, hasznos könyvtárak funkciók támogatása pedig egy két dimenziós tömb, ami elengedhetetlen az épület térbeli modellek.

Mi Madonna nem volt, hogy mi szükség van az alkalmazás, eszközök kezelése komplex csatlakozó topologies között nagy számban ügynökök. Az elsődleges hozzájárulás technikai szinten, hogy az általunk kifejlesztett meglehetősen egyszerű, hordozható modulok a kódot lehet használni, hogy foglalkozni néhány közös csatlakozó topologies szükség, a makró-modellek: városrészek, távolságok, valamint a hálózati adjacency. A tömb kezelése Madonna lehet kezelni a nagyszámú belsőleg komplex szerek. Már hozzá néhány eszközök kezelése a csatlakozó együtt nagy számban az ügynökök. A cél az, hogy könnyebb fejleszteni modellek komplex szerek ágyazott komplex terek, anélkül, hogy írni-rengeteg kódot.

A kód, a Madonna, a modellek ezen az oldalon letölthető az oldalt az oldalon. A legtöbb esetben a kód maga nagyon egyszerű, de igyekeztünk, hogy elegendő a dokumentációt a megjegyzéseket, hogy megértsük, mi a program. Segítségével a Madonna környezet, csak egy kis programozás, a legtöbb modell is szerepel, meglepően néhány sornyi kódot. A cél természetesen az, hogy sürgesse, hogy játszani, majd módosítsa a kód olyan módon, hogy érdekes, hasznos.


Tanítás dynamics

A fogalom kifejezi elméletek, mint a formális matematikai modellek dynamics közhely a legtöbb fizikai, mind a természettudományok. Ez nem olyan gyakori a társadalmi tudományok. Ez sajnálatos, de létrehozhat egy egyfajta “nyelvi akadály” részei között a tudományos közösség. De egyre több szociális tudósok jönnek megérteni, értékelni, elfogadják ezeket az eszközöket; valamint van egy folyamatos áramlás, a személyzet pedig ötleteket a fizikai, mind a természettudományok a társadalomtudományi területeken be interdiszciplináris erőfeszítéseket, mint például a Santa Fe Institute.

Egyik célunk az volt, hogy növelje a raktáron meglehetősen könnyen használható eszközök a tanítás dynamics, hogy “beszélni” szociális tudósok. Ez nem egy egyedi, vagy az új cél. Matematikai szociális tudósok, feltéve, nagyon hasznos szövegek időről-időre (Szociológia, valamilyen minta vagy működik, Farraro, Leik, Meeker, Coleman, Lave es March). Kezét modellező eszközök, illetve elmélet-tájékoztatta a tanítás szimulációk is egy ideje. Egy nagyon figyelemre méltó korai erőfeszítést, a Szociológia William Sims Bainbridge – Szociológia Laboratóriumi. Újabban több interdiszciplináris modellezés közösségek nagyon komoly, hasznos annak érdekében, hogy az eszközök, valamint a minta, hogy közvetlenül beszélni társadalomtudományi tanterv (pl. Ruth Hannon Modell Dinamikus Rendszerek kötetek, Logó, RePast es Swarm).

Mi meg ezeknek a szerzőknek az a gondolat, hogy a eszközrendszerét, minden társadalmi tudósok tartalmaznia kell egy felértékelődése rendszerek ügynök modell — még akkor is, ha sok a szociális tudósok ritkán a fő feladata, hogy ezekkel az eszközökkel. Azáltal, hogy több eszköz áll rendelkezésre, hogy lehet használni az alapvető oktatás elmélete (talán bizonyos anyagi mezők) reméljük, hogy további ösztönzése erőfeszítéseit, hogy a munka, ez a típus a “normális” a társadalmi tudományok. A modell itt nem egy “természetesen.” De lehet, hogy hasznos bevezetése néhány alapvető ötleteket, eszközöket, a gondolkodás szerepe a távolságot, majd a kapcsolatok a társadalomtudományi elméletek. Az adott témák a távolságot, majd a kapcsolat nem egy közhely a meglévő tananyag, segédanyag a szociális tudományok (bár sok a meglévő alkotások címe, néhány ugyanazokat a kérdéseket).


A szimulációs modellek

Hogy teljesen őszinte legyek, nem világos, hogy egyetlen logikus sorrendben, hogy szervez a legtöbb anyagok az oldalt a web-site. Sőt, reméljük, hogy több rövid modulok kifejlesztése, mint érdekes probléma fordulhat elő, hogy a felhasználók, akik szeretnék megosztani őket.

Akkor érdemes két dolgot az első, majd a mintát a többi, ahogy azt illik.

Nézd át az “Ismerkedés” anyag a fennmaradó ezt az oldalt. Mi adunk néhány alapvető információt arról, hogyan működik a szoftver, a modellek, a másik oldal.

Akkor nézd meg az oldalon a “Egységes Népesség Térbeli Dynamics.” Az oldalon, valamint a csatolt modellek, magyarázzam el, mi az alapvető fogalmi megközelítés, hogy a “tér”. Ez is fejleszti az alapvető algoritmusok kezelése városrészek, távolságok, valamint a hálózatok fogjuk alkalmazni a lényeges példák más oldalakon.

Aztán, ha még mindig velünk van, ez nem az igazi rend. Minden oldal célja, hogy kezelni egy sor szorosan kapcsolódó kérdéseket, de ez nem az igazi lineáris sorrendben között az oldalak magukat.


Az első lépések

Mind a modellek, hogy megbeszéljük az oldal ezen az oldalon tölthető le (nagyon kis fájlok). Vannak .mmd formátumban, vagy tervezték, a Berkeley Madonna szimulációs környezetben. Lehet, hogy a letölthető verzió Madonna, amely lehetővé teszi, hogy megtekintsük, kísérlet, modellek ingyen. Hozzon létre a modellek azonban meg kell vásárolnia a szoftvert (diák verzió $99).

Tudod letölt a szoftver a Berkeley Madonna honlapon:

http://www.berkeleymadonna.com/

Van egy grafikus flow-táblázat szerkesztő eszköz, amely előírja, hogy a Java használatát. Nem fogjuk használni ezt az eszközt.

Ha többet akarsz tudni érdemes, hogy nézd meg a felhasználói kézikönyv:

Berkeley Madonna Felhasználói Kézikönyv

A grafikus alatt megjelenik egy képernyő képet a felhasználói felület a Madonna környezet (Windows verzió).

Modellek épülnek, módosított az egyenlet ablakot, majd egy meglehetősen természetes nyelv. Jelentős a könyvtár funkciója elérhető. Eredmények előállított térképek, táblázatok. Táblázatos adatok exportálhatók. A grafikus azt is mutatja, egy szimuláció ellenőrző ablak.

A környezet kiváló eszközök kísérletezik modellek által különböző paramétereket, mégpedig több fut (vagy a véletlenszerű kiindulási feltételek, vagy, hogy vizsgálja meg az érzékenységet, a modellek egész tartományok paraméterek).

Egyik jellemzője, hogy a Madonna inkább hasznos, ha a különböző térbeli modellek, hogy mi lesz az épület. Ez az a képesség, hogy a bemeneti paraméterek kezdeti feltételek a külső fájlokat. Tegyük fel, hogy mi volt az épület egy modell a mozgását egy emberi népesség egy állat lakosság több mint szóköz (a ragadozó-préda modell fogjuk részletesen megvizsgálni egy másik oldal). Mi hozza létre a lakosság a ragadozók (az emberek), valamint a ragadozó minden kilenc térbeli területeken, rendezett, mint egy négyzet rács. Lehet, persze, hogy szeretnénk létrehozni sokkal nagyobb környezetekben (mondom 100 által 100).

Biztosítani, hogy az értékek a száma ragadozók száma préda mind a 9 négyzet elején a szimuláció, meg tudnánk írni, csak egy kis kódot, a Madonna. Valószínűleg könnyebb elképzelni, hogy végre ez az épület egy “térkép” a kiindulási értékeket szeretnénk. A következő ábra azt mutatja, hogy egy screen shot egy Excel-munkafüzet (figyeljük meg, hogy a lap került mentésre .csv fájl, nem egy Excel-munkalap).

Az első sorban, oszlopban vagy biztosításához használt index számok azonosítása a helyszínen a kilenc térbeli területeken. Az értékek a belső sejtek alkotják a kezdő értékei (ebben az esetben) a száma, ragadozók. Ebben a példában a már megjelölt kezdő népesség 1000 ragadozók, koncentrált közepén a helyet. Több fájl vagy használt inicializálni többszörös változók, mint szükséges.

Ha a kezdeti érték térkép elkészült, két további lépéseket. Először is, egy kis program kód van írva, hogy hívja a fájlt. Itt egy példa.

Az első sor egy hozzászólás. A második vonal jelzi, hogy inicializálása a változó “pred_tmp” át egy két dimenziós tömb, amely a dimenziók “begin..end” “begin..end.” Az értékek a “end”, illetve a “end” van beállítva máshol a program “1” es “3” (ebben az esetben), hogy hozzon létre egy 3 által 3 rács. Ezen a téren tömb, mondjuk el a program, ki kell tölteni az adatokat egy külső fájlból (#) nevű “pred” (az egyik hoztuk létre a fent). A külső fájl olvassa el a sorban (i), oszlop (j) indexek fordított. Ez utóbbi kicsit furcsa — valami oka, Madonna indexek az adatok tömb által oszlopok, sorok. Azt akarjuk, hogy a külső adat fájlok néz ki, mint a sor oszlop térkép a hely, az épület — szóval egy fordításra van szükség.

Ebben a példában azt is, hogy máskor is fájlt elindítva a szám ragadozó át a kilenc rács négyzet.

Ha ezt a kódot a helyén van, el kell mondanunk Madonna (csak egyszer kell elvégeznie), hol az adat, meg kell megtölteni. Ezt a menü a File>Import data set. A böngésző használatával keresse meg a táblázatkezelő fájlt, majd válasszuk a lehetőséget.

Az alábbi párbeszédablak jelenik meg.

Mivel importálása állítsa be a kezdeti értékeket akarunk olvasni, mint egy két dimenziós tömb, kiválasztottuk a rádió gombot a “Mátrix (2D).” Használja pontosan ugyanaz a módszer, hogy a behozatali egy vagy több vektorok a modellt — ami néha hasznos paraméterek beállítása, valamint egyéb inicializálás feladatokat.

Ha már létrehozott vagy megnyitott a modell egyenletek, betöltve a külső adat fájlok (ha van ilyen), akkor használja az eszközöket a szimulációs környezet kísérlet a modell, termelő vonal diagram, táblázat kimenet. A táblázat kimeneti lehet exportálni a használatra egyéb programok.

Madonna nem egy “térkép”, mint a rács kijelző kimenet — ez egy szerencsétlen korlátozás a típusú modellek akarunk építeni. Még dolgozunk a probléma megoldásán, de remélem, hogy vagy, hogy egy eszköz vagy találni, amelyik lehetővé teszi, grafikus bemutatása változók négyzetes mátrix formában-lehetőleg animáció.

Ez elég volt már, elég. Nézd meg, hogy néhány oldal ezen az oldalon, pillantással át a felhasználói kézikönyvet. Nézd meg a kódot egy kicsit a modellek. Azt hiszem, ez nem lesz nehéz megtanulni egy mester a szükséges ismeretek hasznos modellek Madonna, használja a szimulációs környezet kísérletezni velük. Mi nem ígéretes, hogy ez nem munka; de hiszem, hogy ez sokkal egyszerűbb, mint a legtöbb alternatíva jelenleg rendelkezésre álló épület térbeli modellek.

 

Vissza a főoldalra

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *