Introducción a Sistemas Complejos y Modelación Basada en Agentes

Ponente(s): Gustavo Carreón Vázquez

Objetivos del curso El objetivo general del curso es proporcionar a los asistentes una base introductoria a los sistemas complejos a través de modelos y simulaciones computacionales. 1. Se explicarán los conceptos básicos de la Modelación Basada en Agentes y se usará como herramienta computacional para estudiar las propiedades de los sistemas complejos. Se mostrarán ejemplos representativos y la forma de cómo analizarlos. 2. Se les proporcionará a los asistentes una breve introducción al lenguaje de programación NetLogo y se realizará un recorrido por su biblioteca de modelos. 3. Como actividad se escribirá un pequeño código para modelar un sistema sencillo basado en agentes. Introducción El paradigma de los sistemas complejos se ha usado ampliamente para explicar y analizar fenómenos de distinto tipo, ya sea biológico, físico, social, económico, etc. Un sistema complejo se caracteriza por estar compuesto por elementos o agentes que interactúan entre sí a partir de dinámicas locales y que a su vez, en su conjunto, forman una dinámica global; existen dinámicas no lineales y la mayoría de las veces son sistemas con un gran número de elementos. A través de simulaciones y modelos computacionales se pueden modelar estos fenómenos con el fin de estudiarlos, analizarlos, visualizarlos y rescatar propiedades importantes. Existen varias herramientas matemáticas y computacionales para analizar un sistema complejo, como las redes complejas donde se modela a los actores del sistema y las relaciones que existen entre ellos; ecuaciones diferenciales donde se modela el cambio de variables a través del tiempo, autómatas celulares donde los agentes son modelados en el espacio y tiempo discreto con reglas específicas de evolución; y la Modelación Basada en Agentes (MBA) que se ha posicionado como una herramienta computacional para estudiar y analizar a los sistemas complejos. En la MBA los agentes se encuentra en un entorno o ambiente donde hay interacciones agente-agente y agente-ambiente, los agentes puede ser heterogéneos y cada uno interactúa a través de un conjunto de reglas de evolución; estas reglas pueden ser deterministas o heurísticas. En este taller se dará una introducción a sistemas complejos y se usará la Modelación Basada en Agentes para estudiarlos y analizarlos. Los temas que se tratarán en el taller son los siguientes: 1. Introducción a los sistemas complejos con base en ejemplos. 2. Propiedades de los sistemas complejos 3. Modelación Basada en Agentes 4. Entorno y agentes 5. El ambiente de programación NetLogo. 5.1 Tortugas, parches y observador 5.2 Biblioteca de modelos 6. Ejemplos: 6.1 El modelo presa-depredador 6.2 El juego de la vida 6.3 La hormiga de Langton (código e implementación en NetLogo) 6.4 Modelo de segregación de Schelling 6.5 Boids 6.6 Caso práctico. Robots en la World Olympiad Robotics de Lego 6.7 Caso de investigación. Metro de la Ciudad de México 7. Discusión y conclusiones