Encabezado Facultad de Ciencias
Presentación

Matemáticas Aplicadas (plan 2017) 2025-1

Séptimo Semestre, Proyecto I

Grupo 6017, 30 lugares.
Modelación basada en agentes de sistemas sociales, ecológicos y socio-ecológicos
Profesor Luis Guillermo García Jácome lu mi vi 11 a 12
Ayudante
 

1. Proyecto I: "Modelación basada en agentes de sistemas sociales, ecológicos y socio-ecológicos"

La modelación basada en agentes es un paradigma de modelación que ha ganado mucha popularidad en diversas disciplinas tales como en las ciencias sociales, la ecología y la economía. La modelacion basada en agentes ha sido central en el desarrollo de las ciencias de la complejidad. Esta aproximación de modelación que se ha hecho muy accesible gracias al crecimiento de la capacidad de cómputo y al rápido y activo desarrollo de herramientas de simulación.

Dada la flexibilidad y amplia gama de aplicabilidad del modelado basado en agentes, esta es una herramienta que facilita y promueve la investigación interdisciplinaria, por lo es una herramienta muy relevante para los estudiantes de matemáticas aplicadas. Este será un curso donde además de adquirir habilidades la modelación computacional se discutirán una gran diversidad de temas en ciencias sociales, ecología y sistemas socio-ecológicos. Asimismo los estudiantes podrán desarrollar sus habilidades en programación, análisis de datos, redacción escrita e investigación a traves del desarrollo de un proyecto de un tema de su elección.

2. Dinámica del curso:

El curso constará de 4 tipos de sesiones:

  1. Sesiones teóricas, en las que el docente expondrá un tema (presenciales).
  2. Sesiones prácticas, en las que se programarán y analizarán modelos basados en agentes (en NetLogo y python) (asincrónicas). En estas sesiones se aprenderán los fundamentos de distintas herramientas para simular modelos basados en agentes. Y se repoducirán los modelos y análisis de artículos discutidos.
  3. Sesiones de discusión, en las que se discutirán lecturas (artículos, capítulos de libro) (presenciales).
  4. Sesiones de asesoría, en las que se presentarán avances del proyecto y se dará retroalimentación y ayuda.

Habrá un aula virutal de moodle donde se entregarán actividades y se llevará el registro de calificaciones. Así mismo cada alumno deberá subir el su código de sus tareas y proyecto a un repositorio en linea (e.g., github, gitlab, sourcehut).

3. Evaluación

La evaluación consistirá en:

  • 20% evidencias de lectura (e.g., resumenes, lista de ideas clave y/o preguntas) y participación en las sesiones de discusión.
  • 30% tareas (de la parte teórica y práctica; se entregarán por moodle o github)
  • 50% proyecto final (este consistirá en construir un modelo de agentes, hacer sus análisis y documentación, entregar un reporte escrito y presentarlo)

4. Temario

4.1. Introducción al modelado basado en agentes

  • ¿Qué es el modelado basado en agentes?
  • ¿Qué son los autómatas celulares?
  • Historia del modelado basado en agentes y autómatas celulares
  • Modelos de "top-down" y modelos "bottom-up"
  • Modelos de agentes espacialmente explícitos y de redes
  • Conceptos básicos del modelado multiagentes: agentes, reglas de comportamiento, propiedades emergentes
  • Modelos simples vs modelos complicados

4.2. Construcción de modelos basados en agentes

  • Conceptos de diseño de los modelos de agentes
  • Herramientas para la simulación basada en agentes: NetLogo, Mesa, Agents.jl, Mason, Gama Platform, Cormas, Repast
  • Implementación de modelos de agentes
  • Documentación de modelos de agentes: protocolos ODD, ODD+D, TRACE, diagramas UML
  • Verificación

4.3. Análisis de modelos basados en agentes

  • Modelado basado en patrones
  • Análisis de sensibilidad
  • Validación
  • Experimentación in silico
  • Análisis y visualización de resultados
  • Limitaciones de los modelos basados en agentes

4.4. Autómatas celulares

  • El juego de la vida
  • Autómatas celulares en 1D
  • Moodelos de percolación

4.5. Modelos basados en agentes de sistemas sociales

  • Modelos de segregación
  • Modelos "Sugarspace"
  • Modelo de polarización en redes sociales
  • Modelos de difusión de información en redes

4.6. Modelos basados en agentes de sistemas ecológicos

  • Modelos de dinámicas poblacionales espacialmente explícitos
  • Modelos de movimiento y forrajeo animal
  • Modelos de agentes y algoritmos genéticos

4.7. Modelos basados en agentes de sistemas socio-ecológicos

  • Modelo de los arrozales en Bali
  • Modelos de cambio de uso de suelo
  • Modelos de manejo de recursos naturales y la tragedia de los comunes
  • Modelos basados en agentes y sistemas de información geográfica
  • Modelación participativa y juegos serios socio-ecológicos

5. Bibliografía

  • Wilensky, U., & Rand, W. (2015). An introduction to agent-based modeling: Modeling natural, social, and engineered complex systems with NetLogo. The MIT Press.
  • Railsback, S. F., & Grimm, V. (2019). Agent-based and individual-based modeling: A practical introduction (Second edition). Princeton University Press.
  • Janssen, M. (2020). Introduction to Agent-based modeling: with applications to social, ecological and social-ecological systems. Arizona State University.
  • Crooks, A., Malleson, N., Manley, E., & Heppenstall, A. J. (2019). Agent-based modelling & geographical information systems: A practical primer. SAGE.
  • Abar, S., Theodoropoulos, G. K., Lemarinier, P., & O’Hare, G. M. P. (2017). Agent Based Modelling and Simulation tools: A review of the state-of-art software. Computer Science Review, 24, 13–33. https://doi.org/10.1016/j.cosrev.2017.03.001
  • Étienne, M. (Ed.). (2014). Companion Modelling: A Participatory Approach to Support Sustainable Development. Springer Netherlands. https://doi.org/10.1007/978-94-017-8557-0
  • Müller, B., Bohn, F., Dreßler, G., Groeneveld, J., Klassert, C., Martin, R., Schlüter, M., Schulze, J., Weise, H., & Schwarz, N. (2013). Describing human decisions in agent-based models – ODD + D, an extension of the ODD protocol. Environmental Modelling & Software, 48, 37–48. https://doi.org/10.1016/j.envsoft.2013.06.003
  • Sun, Z., Lorscheid, I., Millington, J. D., Lauf, S., Magliocca, N. R., Groeneveld, J., Balbi, S., Nolzen, H., Müller, B., Schulze, J., & Buchmann, C. M. (2016). Simple or complicated agent-based models? A complicated issue. Environmental Modelling & Software, 86, 56–67. https://doi.org/10.1016/j.envsoft.2016.09.006
  • Lansing, J. S., Thurner, S., Chung, N. N., Coudurier-Curveur, A., Karakaş, Ç., Fesenmyer, K. A., & Chew, L. Y. (2017). Adaptive self-organization of Bali’s ancient rice terraces. Proceedings of the National Academy of Sciences, 114(25), 6504–6509. https://doi.org/10.1073/pnas.1605369114
  • Törnberg, P. (2022). How digital media drive affective polarization through partisan sorting. Proceedings of the National Academy of Sciences, 119(42), e2207159119. https://doi.org/10.1073/pnas.2207159119

 


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