Zrozumienie zlozonosci dzieki symulacjom
Jak podaje Wikipedia, pierwsze zastosowanie symulacji komputerowych na wielką skalę miało miejsce podczas realizacji projektu Manhattan przez USA w latach 40. dwudziestego wieku, gdy wykorzystano je do stworzenia modelu przebiegu wybuchu jądrowego. Od tego czasu techniki symulacji rozwijały się wraz z szybką ewolucją komputerów aż do momentu, w którym dzisiaj są nie tylko wykorzystywane jako podstawowe narzędzia w nowatorskich dziedzinach nauki i odkryć, lecz również przyczyniają się do sukcesów kasowych ostatnich hitów filmowych. Aby przedstawić szerszej publiczności możliwości technik symulacji, w Linzu przy wsparciu prezydencji austriackiej odbyła się ostatnio duża konferencja na temat "Wieku symulacji" ("Age of simulation"). Jeden z organizatorów tego wydarzenia, Harald Katzmair, dyrektor zarządzający FAS.research rozmawiał z reporterem serwisu CORDIS Wiadomości na temat roli, jaką odgrywają techniki symulacji po upływie 60 lat od ich powstania. - Jest wiele powodów, które sprawiają, że symulacje są istotne, zarówno w nauce, jak i w biznesie - stwierdził na wstępie dr Katzmair. - Moim zdaniem symulacje pomagają nam w badaniu i zrozumieniu złożonych systemów. Nie chodzi tutaj o przewidywanie przyszłości, lecz raczej o próbę zrozumienia złożoności czy też reguł, które leżą u podstaw tej złożoności. Najbardziej złożone systemy są nieliniowe, co sprawia trudność w przewidywaniu ich przyszłych zachowań, wyjaśnił dr Katzmair. Natomiast występują na ogół punkty masy krytycznej, na przykład w przypadku popularyzacji koncepcji czy rozprzestrzeniania się wirusa, gdy system zaczyna wykazywać nowe lub dziwne zachowania. - Dzięki symulacjom możemy zobaczyć, kiedy występują wspomniane punkty masy krytycznej - dodał. W swojej pracy wykonywanej w FAS.research dr Katzmair koncentruje się na analizie sieciowej i symulacjach opartych na agentach. - Z tego względu jesteśmy zainteresowani serwisem CORDIS - w celu przeanalizowania sieciowych wzorów współpracy w Europie - powiedział. Jego zespół wybrał zbiór agentów reprezentujących poszczególnych uczestników unijnych projektów badawczych i przyporządkował im prawdopodobieństwo współpracy z innym agentem o podobnych cechach (na przykład, ten sam kraj pochodzenia lub ta sama dyscyplina naukowa). Analizując rozkład prawdopodobieństwa w symulacji odzwierciedlającej "rzeczywiste" dane z obserwacji, dr Katzmair może następnie dowiedzieć się więcej na temat mikro-motywów, które kierują agentami. - W tym momencie wiemy, w jaki sposób powinna zostać zbudowana sieć, aby zaowocowała rozpowszechnieniem koncepcji i wiedzy - lub innowacji - oznajmił dr Katzmair. - Problem polega na tym, że nie można budować sieci przy pomocy działania odgórnego - one wywodzą się z mikro-motywów. Lecz wiedza uzyskana w wyniku symulacji, pozwalająca pojąć, jakie reguły występujące na poziomie mikro będą oddziaływać na strukturę na poziomie makro, jest bardzo ważna z punktu widzenia analizy i oceny. Możemy wówczas zobaczyć, jaka masa krytyczna agentów byłaby konieczna, aby wprowadzić zmiany w sieci i możemy zacząć odkrywać wzajemne relacje pomiędzy poziomami mikro i makro. Dr Katzmair i jego zespół rzeczywiście wyodrębnili z bazy danych CORDIS wszystkie projekty, których tytuły lub streszczenia odnoszą się do symulacji, co pozwoliło im na stworzenie obrazu wirtualnej europejskiej sieci poświęconej symulacji. Inny aktualny i wysoce udany przykład symulacji opartych na agentach można znaleźć w przemyśle rozrywkowym, w grach komputerowych i filmach produkowanych w Hollywood. - W przemyśle rozrywkowym opracowano bardzo złożone i zaawansowane metody stosowania symulacji - wyjaśnia dr Katzmair. Podaje przykład wielkich scen batalistycznych wymagających tysięcy agentów w filmach takich, jak "Władca Pierścieni": - Za tymi scenami kryją się bardzo złożone symulacje, umożliwiające uzyskanie realistycznych działań postaci, natomiast korzyścią jest to, że konieczne jest jedynie zaprogramowanie reguł ich zachowania; nie ma konieczności, aby w rzeczywistości ich prowadzić. Inny "gorący temat" związany z symulacjami wiąże się z badaniami dotyczącymi rozpowszechniania, w ramach których analizuje się, w jaki sposób innowacje rozprzestrzeniają się na rynku; badania te są przedmiotem oczywistego zainteresowania ze strony ekonomistów i przedsiębiorstw. Symulacje stosuje się także do badania rozprzestrzeniania się wirusów lub skażenia biologicznego, co mogą wykorzystywać rządy przy planowaniu reagowania na wybuchy pandemii czy na ataki terrorystyczne. Nawiązując do ostatniego przykładu, dr Katzmair zauważa: - Wiele się obecnie robi w związku z terroryzmem; na przykład, wykorzystuje się symulacje do analizy struktury sieci terrorystycznych. Przeprowadzając symulacje struktury rozległych sieci terrorystycznych, na temat których władze posiadają w chwili obecnej jedynie fragmentaryczne informacje, władze te mogą badać, jaki wpływ na całą sieć mogłoby mieć usunięcie niektórych agentów. - Na podstawie tych informacji można wówczas zdecydować, na przykład, czy ważniejsze jest odizolowanie specjalistów z danej sieci czy też skoncentrowanie się na osobach podejmujących decyzje. Obecnie USA finansuje wiele prac w tych obszarach - dodał dr Katzmair. Zdaniem dr. Katzmaira Europa jest w szczęśliwym położeniu dysponując prawdziwie specjalistyczną wiedzą w dziedzinie symulacji. - To element techniki na przyszłość - jest to rzeczywiście jedyny sposób analizowania zachowania złożonych, dynamicznych systemów. Obecny krok w kierunku bardziej interdyscyplinarnego podejścia do symulacji po prostu odzwierciedla fakt, że wiele systemów na dużą skalę cechuje wspólna złożoność wynikająca z wzajemnych powiązań pomiędzy poszczególnymi elementami lub agentami. - Niezależnie od tego, czy próbuje się przeprowadzać symulacje wzrostu gospodarczego, zachowania pszczół czy rozszerzania się pożaru, we wszystkich obszarach cenne jest podejście interdyscyplinarne - podsumowuje dr Katzmair.
Kraje
Austria