Doctoral dissertation thesis
This thesis is about the development of agent-based models that are a method of simulation of economic processes and environments using multi-agent systems. Agent-based modeling seems to be an unappreciated approach that is expected and has a potential for a much wider application than it actually has. The purpose of thiswork is to evaluate the reasons for such situation and to offer solutions.
The following were identified among the reasons for a low utilization of the method of agent-based modeling for economic simulations: a wide gap between theory and practice in the field, doubtful reliability of the method, lowconfidence in its results, complexity, missing methodologies, problems with suitable development frameworks, limitations of computational performance, a lack of awareness among the public and certain other problems.
The methodology defines six roles that participate in the project: expert, analyst, modeler, platform specialist, programmer and tester. The design and development process consists of four phases and nine steps. Some of them are mandatory and other can be skipped or reduced. In the first step, the problem is formulated as a task for solution. Next, the task should be evaluated as to whether agent-based modeling is the most appropriate method for its solution. Then the conceptual (that is, platform-independent modeling) model is carried out. It should be checked for its internal consistency in the next step and then the platform for the development should be selected. If there does not yet exist a guide for the transformation of the conceptual model into the platform-specific one for the particular platform, it should be prepared next. A design of the platform-specific model is then performed. In the last phase, the agent-based simulation itself is developed and finally evaluated for its conformance with reality according to suggested verification criteria.
The methodology draws best practices from UML, JSP and other popular methodologies and languages and was verified on several agent-based simulation projects and now it is used for education purposes.
Práce se zabývá vývojem agentních modelů, jež jsou metodou simulace ekonomických procesů a prostředí s využitím multiagentních systémů.Agentní modelování se zdá být nedoceněným přístupem, jehož potenciál a očekávání k němu se vážící zůstávají před tím, co bylo dosaženo ve skutečnosti. Cílem této práce je zjistit důvody takového stavu a navrhnout některá řešení.
Následující příčiny mohou vysvětlovat nízké využití agentního modelování pro ekonomické simulace: velký rozdíl mezi teorií a praxí, nejasná spolehlivost metody a nízká důvěra v její výsledky, složitost, chybějící metodika vývoje, problémy s vhodnými vývojovými nástroji, omezení daná dostupným výpočetním výkonem, nedostatečná proslulost mezi odbornou veřejností a některé další.
Metodika Agentology obsažená v této práci směřuje ke zvládnutí některých problémů týkajících se vývoje agentních modelů. Metodika definuje šest rolí pracujících na projektu: expert, analytik, modelář, specialista na platformu, vývojář a tester. Proces návrhu a vývoje se skládá ze čtyř fází a devíti kroků, z nichž některé jsou povinné, zatímco jiné mohou být vynechány či zjednodušeny. V prvním kroku je formulován model jako úloha k řešení. Dále je úloha vyhodnocena na svoji vhodnost pro řešení použitím agentových simulací. Dále je vyvinut konceptuální (tj. platformově nezávislý) model. V dalším kroku by měla být následně ověřena jeho vnitřní konzistence a poté vybrána platforma pro vývoj modelu. Pokud pro vybranou platformu dosud neexistuje příručka pro transformaci konceptuálního do platformově závislého modelu, měla by být v následujícím kroku vyvinuta. Následně je navržen platformově závislý model. V poslední fázi je vyvinut vlastní agentní model a konečně vyhodnocen, zda vyhovuje realitě dle navržených ověřovacích kritírií.
V podstatných náležitostech metodika čerpá z UML, JSP a dalších osvědčených jazyků a metodik. Byla testována a laděna na několika agentových simulacích a v současnosti je používána pro výuku.
Tomáš Šalamon
Katedra informačních technologií
Fakulta informatiky a statistiky
Vysoká škola ekonomická
Nám. W. Chruchilla 2
Praha 3
email: tomas(dot)salamon(at)vse(dot)cz