در چند گفتار پیش از این گفتم که سیستم های اطراف ما سیستم هایی پیچیده اند که مدل سازی آن ها بسیار دشوار است و در بسیاری از موارد ما آنقدر سیستم را ساده می کنیم تا تبدیل به یک پازل می شود که فقط یک جواب دارد و بعد گمان می کنیم آن جواب یک پاسخ کامل به مساله ی پیش روی ما است.

برایتان یک مثال می زنم. چند روز پیش از مقاله ای گفتم که نشان داده بود تغییر اقلیم می تواند باعث افزایش میزان مهاجرت از مکزیک به ایالات متحده بشود. اگر به مقاله نگاهی بیندازید از دو مرحله بررسی آماری استفاده کرده است که در اولی نشان می دهد که متغیرهای اقلیمی – مثلا دمای هوا یا بارش باران – تا چه میزان ممکن است برداشت محصول در مکزیک را متاثر کند. در مرحله ی بعد با استفاده از یک تخمین آماری دیگر ارتباط بین برداشت محصول و مهاجرت در مکزیک شناسایی شده است و در نهایت ترکیب دو معادله پیش بینی کرده است که اثرات تغییرات اقلیمی بر روی مهاجرت میان این دو کشور به چه صورت خواهد بود.

حال اگر از منظر یک سیستم پیچیده به این مساله نگاه کنیم موضوع کمی فرق می کند و دیگر نمی شود با یک ارتباط خطی این تخمین را انجام داد. به عنوان مثال از منظر سیستم های پیچیده، شرایط اولیه عوامل – در این مورد مثلا فاصله ی هر مکزیکی‌ از مرز – بسیار مهم می شود. پای مسائل حقوقی و قانونی مثل اخذ ویزا به میان می آید. از طرفی هر عامل چنین تصمیمی را به تنهایی اتخاذ نمی کند، مثلا برای همه ی ما مهم است که آیا سایر وابستگان و یا همسایگان ما تصمیم به مهاجرت گرفته اند یا خیر؟ این قضیه می تواند روی تصمیم ما اثر مثبت یا منفی بگذارد و خب از این طریق اهمیت شبکه های اجتماعی هم در مدل مشخص است. به عبارت دیگر اتخاذ تصمیم و سپس مهاجرت یک فرآیند پیچیده و در عین حال سازگار است که به نظر می رسد تبدیل کردن آن به یک مدل ساده و سپس انجام تخمین باعث می شود بخش قابل توجهی از ابعاد موضوع از نظر پنهان بماند.

برای مدلسازی چنین سیستم های پیچیده ای، یکی از روش‌های مناسب، استفاده از مدل های عامل‌گرایانه یا مبتنی بر عامل (Agent based Models) است. قصد دارم در چندین گفتار این نوع مدل ها را معرفی کنم و به طور همزمان یک نرم افزار مناسب را هم در این زمینه به طور جزیی تشریح کنم. امیدوارم هر دو بحث برای دوستانی که در حوزه ‌ی مدلسازی سیستم‌های یکپارچه فعال هستند مفید باشد. منظورم از سیستم های یکپارچه سیستم هایی است که در آن ها به طور همزمان ارکان و اجزایی از حوزه های اقتصادی، اجتماعی، سیاسی، روانشناسی و اکولوژیک وجود دارد.

برای شروع، نحوه ی راه اندازی نرم افزار را تشریح می کنم. نرم افزار مورد نظر نت‌لوگو (NetLogo) نام دارد که نسخه‌ی آخر آن از اینجا به طور رایگان قابل دسترسی است، البته فایل آن حدود 60MB است. نرم افزار را پس از تکمیل فرم دانلود و سپس نصب کنید. نصب نرم افزار بسیار ساده است و اصولا مشکل خاصی به همراه ندارد. برای اولین قدم، وقتی نرم افزار نصب شد، آن را باز کنید و از منوی File گزینه‌ی Model Library را کلیک کنید. پنجره‌ی جدیدی باز می‌شود که مجموعه‌ای از مدل‌ها در آن نشان داده شده است. اگر بخش علوم زمین (Earth Science) را باز کنید مدلی وجود دارد به نام Fire که نحوه‌ی گسترش آتش در جنگل را نشان می‌دهد. مدل را باز کنید، لطفا.

این مدل شیوع آتش را در یک جنگل نمایش می دهد و بیان می کند که احتمال سرایت آتش از یک سوی جنگل به سوی دیگر وابسته به چگالی درختان جنگل است. چگالی (Density) را روی 25 تنظیم کنید و به ترتیب دکمه های (Setup) و سپس (Go) را کلیک کنید. اگر به لبه‌ی سمت چپ دقت کنید می‌بینید که میزان بسیار اندکی از درخت‌های جنگل می‌سوزد که درصد آن زیر دکمه‌ها نشان داده می‌شود و غالبا زیر یک درصد است. می توانید چند بار این کار را تکرار کنید.

حالا اگر عدد چگاهی را دو برابر کنید و روی پنجاه درصد بگذارید می بینید که میزان درخت های از بین رفته بیش از دو برابر می‌شود و گاه حتی به حدود سه درصد می‌رسد. حالا چگالی را روی 75 درصد بگذارید. تمام جنگل در آتش می‌سوزد.

این مدل نشان می‌دهد که ارتباط میان گسترش آتش و چگالی درخت‌ها یک رابطه ی خطی نیست. از طرفی با مقایسه‌ی سطح چگالی در 55 درصد و 60 درصد مشاهده می‌کنید که تفاوت بسیار قابل توجه است. این در واقع همان مزیت اصلی مدلسازی از نگاه یک سیستم پیچیده است که زمینه‌ی درک بهتر مفاهیم را فراهم می‌کند.

کاربرد چنین مدلی چیست؟ به عنوان مثال فرض کنیم شما بخواهید برای یک منطقه جنگلی تعدادی جنگلبان استخدام کنید. یک مدل اقتصادی ساده به شما خواهد گفت که به ازای هر ده درصد تراکم باید یک جنگلبان استخدام کنید در حالی که این مدل نشان می دهد چنین تحلیل خطی درست نیست و ممکن است کار دست شما بدهد و با افزایش تراکم جنگل بایستی استخدام نیروی انسانی به طور نمایی افزایش پیدا کند. 

در یادداشت های بعدی نحوه‌ی استفاده و برنامه نویسی با این نرم افزار را تشریح می‌کنم.