22 Septiembre 2009 ~ 0 Comments

Netlogo y simulaciones

Netlogo es un entorno de desarrollo para programación de modelos para simular fenómenos biológicos y sociales. Diseñado en 1999 su autor es Uri Wilensky pero ha sido continuamente desarrollado por el departamento de computación basada en modelos de la universidad de Northwestern.
Este sistema permite a los modeladores dar instrucciones a cientos de “agentes” que operan de manera independiente. Esto hace posible explorar las conexiones entre los comportamientos pequeños e individuales y los patrones de comportamiento macro a partir de estos comportamientos individuales.
En los casos estudiados en la asignatura de sistemas expertos se encuentran diferentes modelos ya diseñados sobre Netlogo que cumple las condiciones de tener comportamientos individuales a nivel de agentes pero representan resultados a nivel de grupo.

Modelo Biológico de hormigas

En esta simulación cada hormiga sigue una serie  de sencillas reglas que en conjunto hacen que la colonia se comporte de maneras sofisticadas. Cuando una hormiga encuentra una fuente de alimento, esta toma un parte y se regresa  al nido dejando un rastro químico en su camino de regreso, ahora bien si una hormiga encuentra un rastro químico le sigue hasta encontrar la fuente de comida y también deja su rastro químico, reforzando el camino que la primera había marcado.

Caption Modelo de hormigas

Caption Modelo de hormigas

Grafico 1. Netlogo permite de manera grafica simular  sistemas, con algunos parámetros ajustables como la posición de la comida, la tasa de evaporación del rastro químico y la población de hormigas.

La simulación muestra que generalmente las hormigas empiezan explotando las fuentes de alimento más cercanas al nido. Especialmente porque es más difícil establecer el camino químico al alimento distante debido al evaporamiento del rastro. Una vez se consumen las fuentes cercanas un mayor número de hormigas explorara las zonas lejanas por lo tanto habrán mas posibilidades de que el rastro no se pierda. Sin embargo en estas fuentes de alimentación lejanas se convierte en un factor determinante la cantidad de hormigas de la colonia, pues un número reducido no permitiría que regresen con el alimento y luego aun encontrar el rastro.

El juego de la vida

El juego de la vida es un ejemplo de un autómata celular de dos dimensiones. El tablero de juego es una malla formada por cuadrados –células- que se extiende por el infinito en todas las direcciones. Cada célula tiene 8 células vecinas, que son las que están próximas a ella, incluso en las diagonales. Las células tienen dos estados: están “vivas” o “muertas” (o “encendidas” y “apagadas”). El estado de la malla evoluciona a lo largo de unidades de tiempo discretas (se podría decir que por turnos). El estado de todas las células se tiene en cuenta para calcular el estado de las mismas al turno siguiente. Todas las células se actualizan simultáneamente.

El juego de la vida

El juego de la vida

Grafico 2. Netlogo permite establecer una población inicial fija o aleatoria, colores para las colonias, densidad de población. Además de simular el sistema paso o paso o indefinidamente.

Las transiciones dependen del número de células vecinas vivas:

  • Una célula muerta con exactamente 3 células vecinas vivas “nace” (al turno siguiente estará viva)
  • Una célula viva con 2 ó 3 células vecinas vivas sigue viva, en otro caso muere o permanece muerta (por “soledad” o “superpoblación”)

Netlogo posee una simulación del juego, permitiendo ajustar los diferentes parámetros necesarios. Aunque es necesario anotar que  en este caso no existe una estimulación posterior, es decir con los parámetros iniciales basta para que este siga funcionando de forma indefinida. Por ello generalmente se menciona que el juego de la vida es un juego con cero jugadores.

Modelo de infección

Un agente de la población es una persona controlada por el usuario, los otros son “androides” controlados por la computadora. En algún momento surge una infección indicada por un punto rojo.

Los androides son controlados por la computadora y siguen las siguientes reglas.

Si se está infectado debe perseguir a los no infectados

Si no se está infectado se debe huir de los infectados.

Simulacion de infeccion

Simulacion de infeccion

Grafico 3. Una visión sobre Netlogo de lo que podría ser un ataque de muertos vivientes al estilo de las películas

En conclusión NetLogo permite a estudiantes  explorar los diferentes modelos de una forma grafica y sencilla. Sin la necesidad de enfrentarse a los problemas de la programación de los modelos, concentrando la atención en el estudio de la problemática y las singularidades de cada aplicación.

Si te interesa saber más sobre la aplicación visita la pagina de la universidad de Northwestern: Vinculo 🙂

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