多主体仿真平台NetLogo.ppt

多主体仿真平台NetLogo 张 发 * 一、NetLogo简介 1.基本情况 NetLogo是一个多主体建模仿真集成环境 由美国西北大学连接学习与计算机建模中心（Center for Connected Learning and Computer-Based Modeling，CCL）开发。 2002年发布了1.0版本，必威体育精装版4.0 2. 主要功能 多主体建模 多个移动Agent分布在二维空间中，每个Agent自主行动，所有主体并行异步更新，整个系统随着时间推进而动态变化。 运行控制 仿真输出 提供了多种手段实现仿真运行监视和结果输出 实验管理 BahaviorSpace，自动管理仿真运行，并记录结果。 系统动力学仿真 参与式仿真 HubNet 模型库 二、NetLogo仿真框架 1. NetLogo软件 界面(见软件)： 模型部分 三个TabPage 命令行窗口 2.模型的抽象 总体： 大量的可移动主体在二维空间中交互作用，随着时间推进，微观个体的属性不断发生变化，系统的宏观特征也因此而变化。 从三个方面理解： 主体 空间表达 仿真推进 （1）主体 虚拟世界由主体构成，主体能够接受命令，进行活动，所有主体的行为并行发生。 NetLogo中共有三类主体， turtles（小海龟） patches（瓦片） observer（观察者） 在4.0中将Links作为一类主体 主体类型 turtles指能够在世界中移动的主体。 世界是二维的，划分为由patches组成的网格，每个patch占据一个矩形小块。 patch不能移动 patch也是主体 patch和turtle一样可以有自己的属性和行为 observer是一个全局主体，它观察着由turtles和patches构成的世界，能够执行指令获取世界全部或部分的状态，或实现对世界的控制。 虚拟世界 （2）空间表达 每个patch有二维坐标（pxcor,pycor）坐标值为整数。 默认情况下，二维世界的水平、垂直坐标范围为（-17，17） 每个turtle也有坐标（xcor,ycor） turtle坐标不必是整数，因此turtle不一定正好位于某个patch的中心。 一个patch上也可以同时有多个turtles。 实际上对turtle而言，NetLogo的空间是连续的。 拓扑结构 根据在水平和垂直方向边界是否进行回绕 ，形成四种结构 环面（torus），默认结构 盒子（box） 垂直柱面（vertical cylinder） 水平柱面（horizontal cylinder） 回绕影响主体移动时是否穿越边界 软件操作，在View上点击Edit （3）仿真推进 没有明确的仿真时钟变量，也没有提供特定的事件处理机制 仿真推进是通过不断重复执行某个例程实现的 模型中至少要有初始化例程和仿真执行例程 初始化例程实现对模型初始状态的设置，生成所需的turtles，设置其状态，以及其它工作。 仿真的执行通过例程go实现，在go例程中编写所需执行的各种指令，完成一个仿真步的工作。 需要在Interface页中建立一个按钮与go例程相联系，该按钮是一个永久（forever)按钮，点击后将不断重复执行go例程，直到遇到stop指令或用户再次点击该按钮则仿真终止。 2.建模基本过程 NetLogo模型包括可视化部件和例程两部分，二者具有紧密联系。 先在Interface中创建可视化控件，然后在Procedures中实现相应的代码，通过设置控件的属性将二者联系起来。 Interface中主要有三类部件 运行控制 参数控制 仿真显示 Procedure中的例程分为两类： 命令（command）例程 报告（reporter）例程 基本过程 初始化 确定活动顺序 定义主体属性与行为 仿真过程监视 图形输出 仿真参数控制 三、生态系统建模示例 假设要模拟一个简单的生态系统， 该系统中有一种生物以青草为食，通过吃草获取能量、 该类生物经历成长、繁殖、死亡过程。 1. 初始化 创建生物群体，并将它们随机分布在空间中。 例程（demo1） 2.仿真执行例程 实现turtle随机移动 实现go例程，与forever按钮联系 go 调用move-turtles例程 增加代码: (demo2) 3.青草的模拟 为模拟青草的存在设置patches为绿色 改写setup 例程，其中调用了两个新的例程setup-turtles和setup-patches，分别设置turtle和patch的初始状态 demo3 4.主体行为 现在增加一些行为，假设turtle以青草为食，通过吃草获得能量，移动时要消耗能量。 patch代表青草，绿色表示有，黑色表示无。 为实现这