Προσομοίωση κοινωνικών συστημάτων με χρήση νέων τεχνολογιών: η διερεύνηση της τοπολογίας στο μοντέλο πολλαπλών κανονιστικών ισορροποιών

Abstract

In this thesis the role of the topology of the communication of the agents in a model of opinion dynamics is investigated. The model is Multiple Equilibria Regulation (MER) Model and has been constructed by Ioannis Katerelos and Andreas Koulouris. It is an agent based model of social simulations and explores the dynamical evolution of the opinions of a number of agents of the artificial society of the model. For social equilibrium the model is based on Bounded Confidence Model’s procedures and it takes under consideration an agents internal (intra-individual) regulation structure among different opinions regarding the same social issue. The model is presented and its nonlinear characteristics are explored by a series of computer simulations for a variety of parameter values and for communication topologies. It is also examined under what conditions the model exhibits sensitive dependence on initial conditions and Lyapunov Exponents and Information Entropy is calculated. If all agents communicate and interact with all others (topology of communication complete graph) then the system end up in an oscillation or exhibits transient chaos (namely the system is unpredictable but ends in a final steady state). If the communication is local and the agents are in a Cellular Automaton for certain parameter values the system is chaotic (deterministic and unpredictable). Thus, Cellular Automata contribution has proven crucial since the introduced topology converts the behaviour of the system from transient chaos to pure chaos i.e. the system is not only unpredictable on the long run but in addition it will never rest in a final steady state. Hence, by combining two psychosocial principles that both tend to certainty (stability) we obtain an uncertainty (unpredictability) concerning the outcome of the system. According to these findings the author argues the theoretical hypothesis that the urge for prediction in social sciences should be reconsidered in terms of predictability horizon. If the topology is star graph meaning that there is a central agent that interacts with all the others while the rest interact only with the central the system becomes predictable again.

Η παρούσα διατριβή αποτελεί μια διαφορετική μεθοδολογική προσέγγιση διερεύνησης του ζητήματος της δυναμικής εξέλιξης των γνωμών των ατόμων μιας κοινωνίας και της δυνατότητας των κοινωνικών επιστημόνων πραγματοποίησης προβλέψεων. Αντικείμενο της αποτελεί η μελέτη του ρόλου της τοπολογίας επικοινωνίας των πρακτόρων ενός δυναμικού μοντέλου εξέλιξης των γνωμών ενός συνόλου ατόμων για ένα κοινωνικό αντικείμενο. Το μοντέλο αυτό είναι ένα δραστοστρεφές μοντέλο προσομοίωσης, ονομάζεται Μοντέλο Πολλαπλών Κανονιστικών Ισορροπιών και κατασκευάστηκε από τους Ιωάννη Κατερέλο και Ανδρέα Κουλούρη. Επιχειρεί να καταδείξει ότι με ένα μίνιμουμ από αρχές που έχουν επιβεβαιωθεί από την εμπειρική κοινωνιοψυχολογική έρευνα η εξέλιξη των γνωμών των ατόμων μιας κοινωνίας μπορεί να είναι χαοτική (ντετερμινιστική και μη προβλέψιμη). Η δραστοστρεφή μοντελοποίηση (agent-based modeling) και οι κοινωνικές προσομοιώσεις (social simulations) είναι μια νέα προσέγγιση στη μοντελοποίηση συστημάτων που αποτελούνται από αυτόνομους αλληλεπιδρώντες πράκτορες ή δράστες (agents) και αποτελούν ένα πολύ αποτελεσματικό τρόπο έρευνας των ελάχιστων συνθηκών και προϋποθέσεων κάτω από τις οποίες εμφανίζονται συγκεκριμένα κοινωνικά φαινόμενα. Βασική υπόθεση του μοντέλου είναι ότι κάθε πράκτορας τείνει να διατηρήσει μια ισορροπία με το κοινωνικό του περιβάλλον καθώς επίσης να διατηρήσει και την εσωτερική του ισορροπία. Όσον αφορά στην κοινωνική ισορροπία κάθε πράκτορας υιοθετεί τον μέσο όρο των γνωμών των γειτονικών του πρακτόρων καθώς επίσης προσπαθεί να ισορροπήσει και ατομικά κατά συνέπεια και σύμφωνα με τη δομή των δύο γνωμών οι οποίες θεωρούνται αντίθετες, αν και οι δύο γνώμες του αυξηθούν προς την ίδια κατεύθυνση τότε ο πράκτορας αντιστρέφει τη γνώμη με τη μικρότερη μεταβολή και τη διορθώνει πολλαπλασιάζοντας με τον συντελεστή ενδοατομικής ισορροπίας ψ. Για την τοπολογία επικοινωνίας του πλήρους γράφου έχουμε ταλάντωση ως τελική κατάσταση του συστήματος για την τοπολογία του κυψελοειδούς αυτομάτου το σύστημα όχι μόνο δεν κατασταλάζει σε μια τελική σταθερή κατάσταση και βρίσκεται σε αέναη κίνηση αλλά επιπλέον διαθέτει την ιδιότητα της ευαισθησίας στις αρχικές συνθήκες, είναι δηλαδή μη προβλέψιμο και άρα χαοτικό. Για την τοπολογία «άστρο» το σύστημα γίνεται προβλέψιμο.