多主體建模工具Netlogo介紹張江北京師范大學(xué)管理學(xué)院系統(tǒng)科學(xué)系北師大復(fù)雜系統(tǒng)暑期學(xué)校2010多主體建模工具Netlogo介紹多主體模擬計算機模擬v.s.數(shù)學(xué)分析多主體模擬v.s.計算機模擬多主體模擬的特性：每個主體都是一個獨立的對象；主體運行于一個虛擬的宇宙主體之間可以通過相互作用產(chǎn)生涌現(xiàn)二個實例多主體模擬計算機模擬v.s.數(shù)學(xué)分析GameofLifeGameofLife生命游戲1970年，JohnConway提出了一個有趣的計算機程序：生命游戲這是一個方格世界，每個方格僅僅有黑、白兩種顏色生命游戲1970年，JohnConway提出了一個有趣的計生命游戲的規(guī)則想象一個外星空間存活者很多方格生命，如果一個方格是黑色的，那么這里就有一個生命，如果是白色的就沒有每個方格周圍都有8個鄰居生命游戲的規(guī)則想象一個外星空間存活者很多方格生命，如果一個方誕生規(guī)則如果某時刻，一個空方格（白色）周圍鄰居中有三個活的生命（黑色方格），那么該方格就會誕生一個新生生命（白色黑色）誕生規(guī)則如果某時刻，一個空方格（白色）周圍鄰居中有三個活的生死亡規(guī)則在某時刻，對于已經(jīng)占領(lǐng)某方格的生命體（黑色）只有當(dāng)它的鄰居中有2個或者3個是活的（黑色），它才會繼續(xù)存活，否則不是因為過分擁擠就是因為過分孤獨而死亡（黑色白色）死亡規(guī)則在某時刻，對于已經(jīng)占領(lǐng)某方格的生命體（黑色）只有當(dāng)它Boid模型Boid模型每只鳥的鄰域Abird’sNeighborhood每只鳥的鄰域Abird’sNeighborhood規(guī)則1——靠近Cohesion:steertomovetowardthe

averagepositionofneighbors規(guī)則1——靠近Cohesion:steertomove規(guī)則2——對齊Alignment:steertowardsthe

averageheadingofneighbors規(guī)則2——對齊Alignment:steertoward規(guī)則3——避免碰撞Separation:steertoavoid

crowdingneighbors規(guī)則3——避免碰撞Separation:steertoSwarmSwarmRepastRepastProcessingProcessingNetlogoNetlogoNetlogo的歷史Logo語言最早是為了樂高機器人玩具設(shè)計的，這些機器人被稱為:Turtle（海龜）.之后，MitchelResnick,EricKlopfer等人把Logo語言擴展成為Star-Logo工具NetLogo是Star-Logo的最新版本NetLogo是一個很容以上手的高級建模玩具。Netlogo的歷史Logo語言最早是為了樂高機器人玩具設(shè)計一個簡單實例：氣體模型一個簡單實例：氣體模型Stepbystep打開Netlogo界面，添加2個按鈕setup和go，注意把go上面的Forever勾上選擇Procedure選項卡，編寫代碼寫下代碼：tosetupcreate-turtles50[setxyrandom-xcorrandom-ycorsetheadingrandom360]End運行看一下效果，在create-turtles前面加一行clear-all再為go按鈕添加一下代碼togoaskturtles[forward1]End運行看一下效果可以在clear-all后面添加：set-default-shapeturtles“circle”語句試著調(diào)節(jié)視圖的大小試著調(diào)節(jié)邊界條件Stepbystep打開Netlogo界面，添加2個按鈕仿真的基本框架初始化tosetup每一個仿真周期togo是否結(jié)束？結(jié)束對所有Turtle循環(huán)askturtles每個Turtle做出決策forward1是否仿真的基本框架初始化tosetup每一個仿真周期togoBoid模型在ModelsLibrary中Biology菜單下找到FlockingBoid模型在ModelsLibrary中Biology菜手動建立GameofLife手動建立GameofLifeTips新的對象：Patch(一個方格）對象的屬性：patches-own[x,y,…]Askpatches：對所有的patch對象循環(huán)Askturtles：對所有的Turtles對象循環(huán)set

living

count

neighbors

with[pcolor=black]living=0;foreachagentinneighbors{ifagent.pcolor==black{living=living+1;}}相當(dāng)于：Tips新的對象：Patch(一個方格）setlivin一個簡單生態(tài)系統(tǒng)一個簡單生態(tài)系統(tǒng)TipsTurtle可以在各個Patch上游走每個Turtle可以直接訪問Patch對象Observer對象：一個可以操縱全局的觀察者，例如PlotTipsTurtle可以在各個Patch上游走偏好依附模型每個周期添加一個節(jié)點這個節(jié)點將以較大的概率連接度數(shù)較大的節(jié)點調(diào)用Netlogo中的算法自動將網(wǎng)絡(luò)排序偏好依附模型每個周期添加一個節(jié)點TipsLinks（網(wǎng)絡(luò)連接）：與Turtles,Patches并列的系統(tǒng)對象create-link-with：創(chuàng)建連接語句countlink-neighbors：計算當(dāng)前Turtle的連接數(shù)layout-spring按照一定的算法自動排布網(wǎng)絡(luò)節(jié)點TipsLinks（網(wǎng)絡(luò)連接）：與Turtles,Patc更多的NetLogo模型更多的NetLogo模型“PartyModel”Abigpartywith10roomsBoysandgirlsdistributeindifferentroomsBoy(girl)feelsuncomfortableiftherearetoomanygirls(boys)TheymovetootherroomsWhatdistributionwillform?“PartyModel”AbigpartywithSegregationandPatternFormationTwotypesofpeoplelivinginacityEachpersoncanMovearoundwithinagivenrangeSettledownifthenumberofsametypeneighborsisbigenoughOtherwise,keepmovingPatternformationSegregationandPatternFormatThomasC.SchellingIn1960,hefoundthephenomenonofsegregationofblackandwhite.Onedayinflight,asimplegamewithcoinscameuphismindHeinventedthissegregationmodelHewonNobel’sprizein2005ThomasC.SchellingIn1960,heAToyModelofUrbanRoadNetworkGrowthThetrafficflowisdeterminedbytheroadnetworkThenetworkisshapedbyflowsinalongtimeGrowthofurbanroadnetworksCo-evolutionofroadnetworkandtrafficflowAToyModelofUrbanRoadNetwImplementationinNetlogoGivenagreenlandscapewithN*NcellsW:NumberofcarsevervisitingthiscellCarstravelaroundinthislandscape,acarwillrepeatthecellwithbiggerWmostlyexplorenewcellswithasmallprobabilityTheroadsthatneverbeenrepeatedaredeletedevery100timestepsImplementationinNetlogoGiven更多的Netlogo特征3D視圖JavaAppletHubNet更多的Netlogo特征3D視圖更多資源

NetLogo中文手冊AChineseversion/bbs/Modellibrary習(xí)慣NetLogo更多資源NetLogo中文手冊謝謝！謝謝！多主體建模工具Netlogo介紹張江北京師范大學(xué)管理學(xué)院系統(tǒng)科學(xué)系北師大復(fù)雜系統(tǒng)暑期學(xué)校2010多主體建模工具Netlogo介紹多主體模擬計算機模擬v.s.數(shù)學(xué)分析多主體模擬v.s.計算機模擬多主體模擬的特性：每個主體都是一個獨立的對象；主體運行于一個虛擬的宇宙主體之間可以通過相互作用產(chǎn)生涌現(xiàn)二個實例多主體模擬計算機模擬v.s.數(shù)學(xué)分析GameofLifeGameofLife生命游戲1970年，JohnConway提出了一個有趣的計算機程序：生命游戲這是一個方格世界，每個方格僅僅有黑、白兩種顏色生命游戲1970年，JohnConway提出了一個有趣的計生命游戲的規(guī)則想象一個外星空間存活者很多方格生命，如果一個方格是黑色的，那么這里就有一個生命，如果是白色的就沒有每個方格周圍都有8個鄰居生命游戲的規(guī)則想象一個外星空間存活者很多方格生命，如果一個方誕生規(guī)則如果某時刻，一個空方格（白色）周圍鄰居中有三個活的生命（黑色方格），那么該方格就會誕生一個新生生命（白色黑色）誕生規(guī)則如果某時刻，一個空方格（白色）周圍鄰居中有三個活的生死亡規(guī)則在某時刻，對于已經(jīng)占領(lǐng)某方格的生命體（黑色）只有當(dāng)它的鄰居中有2個或者3個是活的（黑色），它才會繼續(xù)存活，否則不是因為過分擁擠就是因為過分孤獨而死亡（黑色白色）死亡規(guī)則在某時刻，對于已經(jīng)占領(lǐng)某方格的生命體（黑色）只有當(dāng)它Boid模型Boid模型每只鳥的鄰域Abird’sNeighborhood每只鳥的鄰域Abird’sNeighborhood規(guī)則1——靠近Cohesion:steertomovetowardthe

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