SlideShare a Scribd company logo
1 of 16
Download to read offline
The word “complexity” is a growing part of everyday language.  People texting while they 
drive is an appropriate metaphor of the struggles we have keeping up with information 
technology in our daily lives.  The information industry promises us everything from instant 
access to our data, to a 3 minute response to a 911 call, to any entertainment we desire 
such as games and movies – on demand!  The systems that deliver these services are 
complex.  And complexity grows exponentially when overlaid on terrain, political and 
infrastructure topologies and interface with dynamics created by human populations. 
1
I have over 27 years of experience in training and education – it is my passion.  Whether 
working for ITT Technical Institute or working for a manufacturing company, there were 
always elements of experiential learning that could be leveraged to enhance problem‐
solving. I believe that problem solving is what makes us human, and what drives the 
greatest satisfaction in life (well, besides kids and tax‐free interest).
I have concurrent experience as a military officer with experience dealing with large scale 
public emergencies, such as the Howard Hanson Dam Rehabilitation Project, Oso, and the 
development and validation of the Homeland Response Force.  
2
3
The Complex Adaptive Environment – this is what it is all about.  The term “Complex 
Adaptive Environment” comes from ecologists such as Lance Gunderson, C.S. Holling and 
others and their theory about the complexities and inherent adaptive capabilities within 
ecosystems.  In much of their work, they have noted potential applications of this theory in 
economics, business, and other human affairs.  
The Complex Adaptive Environment has many characteristics, but there are three that I will 
focus on today:
• Complexity – what is it, what are some ways that we can describe it?   
• Adaptation – How does adaptation occur?
• Surprise and novelty – How do surprise events spur innovation and experimentation?
Gunderson, L.H., C.S. Holling, and S.S. Light. 1995b. Barriers broken and bridges built: A 
synthesis. Pages 489‐532 in Barriers and Bridges to the Renewal of Ecosystems and 
Institutions, L.H. Gunderson, C.S. Holling, and S.S. Light (editors). Columbia University Press, 
New York.
Walters, C.J. 1986. Adaptive Management of Renewable Resources. Macmillan, New York.
4
While the ecosystem way of describing environments and their interactions is compelling, 
the authors of this theory also recognize that these representations, by themselves, are not 
adequate to describe what is actually going on.  What is necessary (and this is a key point), 
is active experimentation within the context of natural and human processes to improve 
knowledge of the complex system and how it interacts. A key point in our discussion today 
is that experimentation is a needed component of collaborative problem solving.  
Experimentation, when conducted using an agreed upon methodology, provides data that 
reinforces the way forward.  Otherwise, members of a collaborative group must resort to 
their intuition and “belief” of what “right” looks like.  
Belief is always a source of conflict. 
C.S. Holling, L.H. Gunderson, D. Ludwig, 2002, In quest of a theory of adaptive change, page 
10 in, Panarchy: Understanding Transformations in Human and Natural Systems, Island 
Press, Washington D.C.
5
Take a moment and reflect on the idea of complexity.  
• We start with a single node that interacts with other nodes around it.  
• Then it builds out to interact with other systems in three dimensional way.  The strength 
of these connections can vary and differ in terms of duration, and what resources they 
share.
• As the network expands, so does the interconnectedness and overall resilience and 
stability of the system.  If any one node is affected, the others may expand in order to 
fill‐in the gap.  
• What is not depicted very well, is that these nodes can also have relationships across 
and within the grid.
• Thus ‐ highly networked entities are stable and resilient.
• Another thing not depicted in the cube, are the nature of the relationships between the 
nodes.  These relationships vary in strength, are often non‐linear, episodic and irregular.  
6
In our “ecosystem” of cyber we can think of our systems as occupying layers.  Each layer, 
such as the transportation layer, represents a capability.  Entities on each of these layers 
have dependencies and relationships with other entities on these layers, and in‐between 
layers.
The Transportation Layer overlays the earth and is a network of roads, bridges, electrical, 
fiber‐optic and water and provides a means of conveyance.  
Above that is the population layer, which represents people and their community and 
ethnic ties.  This layer is particularly dynamic, because people interact with each other and 
move around very quickly.  Furthermore, people are a source of demand and they load 
resources for our systems.  The population layer interacts with the transportation layer, 
because people move along roads. 
On top there is a layer of coordinating entities such as businesses, logistics, government, 
hospitals and others.  It is very important for these agencies to be able to communicate and 
coordinate during a surprise event.  They must coordinate to move resources to demand 
and they too are dependent on the transportation layer to convey instructions to entities 
that would act on those instructions.
7
So to summarize – complexity is, well, complicated!  Because of all of the nuances, 
behaviors, cycles and non‐linearity of these types of systems, it requires an adaptable form 
of management.
8
Adaptive Management offer us promise.  It focuses on a “Communicative Planning” style 
that originates from diplomacy, negotiations and consensus building.  Diplomacy, 
negotiation and consensus are perhaps the three most antithetical words in the world, to 
the idea of speed and progress.  Nevertheless, planning is fundamentally agreement to 
purpose and resources among a diverse group of people. 
Adaptive management differs from command and control.  Command and control uses a 
reductive planning approach to simplify and prioritize activities in a plan.  Command and 
control is often used because of the speed at which it can be applied, but it is criticized for 
its lack of granularity and over dependence on a single person’s judgment.
Communicative Planning is widely used when plans must be developed between multiple 
jurisdictions, agencies or in multiple function incident response.  This planning style is 
necessary, because of the diverse group of interests, authorities and resources that are 
drawn to a single purpose – problem solving.
We also see communicative planning used in incident responses, as these are “just‐in‐time” 
organizations built with people who may not have ever worked together.  These 
organizations typically use a “just‐in‐time” planning model, since the situation is novel and 
the combination of necessary resources is unknown.  The main thing to remember about 
Adaptive Management, is that it relies on trust and active experimentation to work.
9
Resilience and rebuilding all depend on effective collaboration.  It is collaboration that 
forms the relationships between interests in a human system.1 As we probably all have 
experience within collaborations, we recognize that “trust” is an absolutely vital currency in 
a working collaboration.  Trust is built on observable behaviors, actions and experience.2
So how can we build trust before an event occurs?  The answer is regular and repetitive 
training or “PLAY.”
1 Connie P. Ozawa, Planning Resilient Communities: Insights from Experiences with Risky 
Technologies, in Collaborative Resilience: Moving Through Crisis to Opportunity, edited by 
Bruce Evan Goldstein, (MIT Press: Cambridge, MA, 2012), p. 22
2Ibid, p. 23 
10
Play. The bottom line is that collaborative groups need to be like, “Kids playing with blocks.” A 
Stanford University study of children playing blocks found that the benefits to learning go 
beyond being able to stack blocks. While the term itself may seem trivial, it has much deeper 
meaning and utility.  Play is the dynamic that exists between children that not only provides a 
laboratory for problem solving, but the social context for working together to solve problems. 
Children during play, learn how to interact with each other, establish rules for working 
together and actively experiment with a variety of combinations to solve the problem.  
Here’s the link:  
http://www.npr.org/blogs/ed/2015/02/06/384347659/behold‐the‐humble‐block‐tools‐of‐
the‐trade
Surprise events will push a complex system past its limits.  In order to adapt and reconstruct 
itself, the system will require novelty.  Novelty requires active experimentation, interaction 
and a healthy dialectic in a highly diverse collaborative group.
By deliberately designing decision spaces, collaborations can engage in meaningful 
conversation, actively experiment using simulations and develop trust with playmates. 
11
I define a “Decision Space” as a safe environment where a diverse group of unaffiliated 
people can gather to develop a common perspective of a problem, apply accepted tools to 
purpose and decide to act at an optimum point in time. 
The principles that help us to collaborate and achieve a decision are1:
1. Diversity ‐ It is important to make sure that the entities in the complex environment 
are properly represented.  If interested groups are left out, they may become a 
stumbling block later on.
2. Data – Problems in complex systems are dynamic.  Therefore, problem solvers will need 
data and agree how they problem will be framed.  Defining the problem is fundamental 
for establishing the way forward, or for determining what the group needs to know.
3. Vocabulary – there needs to be a common language to classify and describe the 
problem.  
4. Rules of thumb – Heuristics are the necessary “building blocks” these groups would use 
to streamline the problem solving process.
5. Modeling – The use of computer‐aided modeling to control the many variables, map 
relationships between variables and to provide an end‐to‐end visualization of the 
complex system is necessary for stakeholder’s to see the effects of problem solving 
measures. Furthermore, modeling through simulations allows collaborators in a 
decision space to play their problem solving forward to evaluate possible futures.
1Morris Zellner, Charles Hoch and Eric Welch, Leaping Forward: Building Resilience by 
Communicating Vulnerability, in Collaborative Resilience: Moving Through Crisis to 
12
Opportunity, Edited By Bruce Evan Goldstein, (MIT Press: Cambridge, MA, 2012) p. 43‐44.
12
Predictive modeling or simulations have come a long way.  Computers are getting cheaper, 
our understanding of complexity and adaptive systems is getting better.  Modeling has 
many off‐shoots of development, but I will focus on systems dynamics and agent based 
modeling (and their hybrids).  
Systems dynamics modeling uses mathematics to account for entities in a system and the 
relationships they share.  These are typically described as “stocks, flows and feedback.”  
Stocks are accumulations of potential in an entity and flows are those potentials moving to 
another entity.  So for example, if I represent a stock, and I have $100 in the bank that I use 
to pay a Visa bill, the systems model would show $100 flowing from the “me” entity to the 
“Visa” entity.  Let’s say Visa give me rewards points, then those would flow back to the 
“me” entity as a feedback loop.
Agent modeling is a unique way to account for human behavior.   An agent is an individual 
agent, like a little robot, that follows certain behavioral rules. Interestingly, as you 
aggregate these behaviors the predictive capabilities become more accurate.  Agent 
modeling is often useful when you are modeling migrations, consumption and loading 
dynamics in your model.  So if you refer to the population layer, this would be modeled 
using agents as they can move around using various services such as roads and sheltering.
13
A visual‐interactive environment is integral to sustaining the decision making process.  
This is a key capability, because quite literally, it can be everything from a dashboard to a 
3D simulation that very nearly replicates a physical environment.  
Visualization is important to sustain collaboration, because it gives the group a method to 
see the effects of their decision making.  Without visualization, it becomes increasingly 
more difficult for participants to articulate a vision of how the alternatives will work in a 
systems context.  
14
I’ll conclude this presentation with a few ideas:
1. The problems we face come from complex systems and the entities in these systems 
share relationships on and in‐between layers that are non‐linear, episodic and difficult 
to predict.
2. To solve these problems we need adaptive management and collaboration enabled by 
effective decision spaces.
3. Effective decision spaces enable us to be like children playing with blocks –
collaborative, experimental and iteratively learning and applying our knowledge
4. Simulations can model the behavior of these systems and allow us to play with blocks, 
to safely and repetitively experiment and find solutions.
15

More Related Content

Viewers also liked

Programas asistencia financiera
Programas asistencia financieraProgramas asistencia financiera
Programas asistencia financieraG D
 
Herramientas de construcción
Herramientas  de construcciónHerramientas  de construcción
Herramientas de construcciónguest8390c4
 
Chucherías de ayer y hoy
Chucherías de ayer y hoyChucherías de ayer y hoy
Chucherías de ayer y hoyCYTA
 
Compromisovial38
Compromisovial38Compromisovial38
Compromisovial38Koblanc
 
Herramientas de construcción
Herramientas  de construcciónHerramientas  de construcción
Herramientas de construcciónguest8390c4
 
(Pp tminimizer) (pptminimizer) zoila chequeo-medico_(con_musica)
(Pp tminimizer) (pptminimizer) zoila chequeo-medico_(con_musica)(Pp tminimizer) (pptminimizer) zoila chequeo-medico_(con_musica)
(Pp tminimizer) (pptminimizer) zoila chequeo-medico_(con_musica)guest0f5540
 
Tide Brochure v1
Tide Brochure v1Tide Brochure v1
Tide Brochure v1Andy Childs
 
FullIntel CES 2017 Media Impact Report
FullIntel CES 2017 Media Impact ReportFullIntel CES 2017 Media Impact Report
FullIntel CES 2017 Media Impact ReportFullintel
 
Salidas profesionales del ay l
Salidas profesionales del ay lSalidas profesionales del ay l
Salidas profesionales del ay lniideadkponer
 
Tayikistán - Тоҷикистон
Tayikistán - ТоҷикистонTayikistán - Тоҷикистон
Tayikistán - ТоҷикистонUSC
 
Biblioteca
BibliotecaBiblioteca
Bibliotecarebicolo
 
Presentaciónfinal
PresentaciónfinalPresentaciónfinal
Presentaciónfinalmec
 
Al ciclón le pusimos la tapa!!!!
Al ciclón le pusimos la tapa!!!!Al ciclón le pusimos la tapa!!!!
Al ciclón le pusimos la tapa!!!!Locos
 
salvador ruiz rodriguez
salvador ruiz rodriguezsalvador ruiz rodriguez
salvador ruiz rodriguezguest69f8b3
 
El mètodo educativo en su modalidad mixta 2010
El mètodo educativo en su modalidad mixta 2010El mètodo educativo en su modalidad mixta 2010
El mètodo educativo en su modalidad mixta 2010Omar Rubalcava
 

Viewers also liked (20)

Programas asistencia financiera
Programas asistencia financieraProgramas asistencia financiera
Programas asistencia financiera
 
Herramientas de construcción
Herramientas  de construcciónHerramientas  de construcción
Herramientas de construcción
 
Chucherías de ayer y hoy
Chucherías de ayer y hoyChucherías de ayer y hoy
Chucherías de ayer y hoy
 
Compromisovial38
Compromisovial38Compromisovial38
Compromisovial38
 
Herramientas de construcción
Herramientas  de construcciónHerramientas  de construcción
Herramientas de construcción
 
ARCHIE cv (1)
ARCHIE cv (1)ARCHIE cv (1)
ARCHIE cv (1)
 
(Pp tminimizer) (pptminimizer) zoila chequeo-medico_(con_musica)
(Pp tminimizer) (pptminimizer) zoila chequeo-medico_(con_musica)(Pp tminimizer) (pptminimizer) zoila chequeo-medico_(con_musica)
(Pp tminimizer) (pptminimizer) zoila chequeo-medico_(con_musica)
 
Tide Brochure v1
Tide Brochure v1Tide Brochure v1
Tide Brochure v1
 
CV - ENGLISH
CV - ENGLISHCV - ENGLISH
CV - ENGLISH
 
FullIntel CES 2017 Media Impact Report
FullIntel CES 2017 Media Impact ReportFullIntel CES 2017 Media Impact Report
FullIntel CES 2017 Media Impact Report
 
Salidas profesionales del ay l
Salidas profesionales del ay lSalidas profesionales del ay l
Salidas profesionales del ay l
 
Presentación1
Presentación1Presentación1
Presentación1
 
Tayikistán - Тоҷикистон
Tayikistán - ТоҷикистонTayikistán - Тоҷикистон
Tayikistán - Тоҷикистон
 
Biblioteca
BibliotecaBiblioteca
Biblioteca
 
Presentaciónfinal
PresentaciónfinalPresentaciónfinal
Presentaciónfinal
 
SRI-study-2016-HR
SRI-study-2016-HRSRI-study-2016-HR
SRI-study-2016-HR
 
Al ciclón le pusimos la tapa!!!!
Al ciclón le pusimos la tapa!!!!Al ciclón le pusimos la tapa!!!!
Al ciclón le pusimos la tapa!!!!
 
Ecuaciones
EcuacionesEcuaciones
Ecuaciones
 
salvador ruiz rodriguez
salvador ruiz rodriguezsalvador ruiz rodriguez
salvador ruiz rodriguez
 
El mètodo educativo en su modalidad mixta 2010
El mètodo educativo en su modalidad mixta 2010El mètodo educativo en su modalidad mixta 2010
El mètodo educativo en su modalidad mixta 2010
 

Similar to Using Simulation to Understand Cyber and Physical Infrastructure 2.0

50 words minimum This weeks audio is very informative but o.docx
50 words minimum This weeks audio is very informative but o.docx50 words minimum This weeks audio is very informative but o.docx
50 words minimum This weeks audio is very informative but o.docxGrazynaBroyles24
 
Information Communication Technology ( Ict )
Information Communication Technology ( Ict )Information Communication Technology ( Ict )
Information Communication Technology ( Ict )Melanie Erickson
 
EMPOWERMENT TECHNOLOGIES .pptx
EMPOWERMENT TECHNOLOGIES .pptxEMPOWERMENT TECHNOLOGIES .pptx
EMPOWERMENT TECHNOLOGIES .pptxJorgieAguado1
 
CT synopsis
CT synopsisCT synopsis
CT synopsisCT LLC
 
Where To Buy Writing Paper Correspondence Cards
Where To Buy Writing Paper Correspondence CardsWhere To Buy Writing Paper Correspondence Cards
Where To Buy Writing Paper Correspondence CardsShannon Sand
 

Similar to Using Simulation to Understand Cyber and Physical Infrastructure 2.0 (10)

50 words minimum This weeks audio is very informative but o.docx
50 words minimum This weeks audio is very informative but o.docx50 words minimum This weeks audio is very informative but o.docx
50 words minimum This weeks audio is very informative but o.docx
 
Emp Tech 1 introduction
Emp Tech 1 introductionEmp Tech 1 introduction
Emp Tech 1 introduction
 
The Mass Of Mass Communication Essay
The Mass Of Mass Communication EssayThe Mass Of Mass Communication Essay
The Mass Of Mass Communication Essay
 
Information Communication Technology ( Ict )
Information Communication Technology ( Ict )Information Communication Technology ( Ict )
Information Communication Technology ( Ict )
 
EMPOWERMENT TECHNOLOGIES .pptx
EMPOWERMENT TECHNOLOGIES .pptxEMPOWERMENT TECHNOLOGIES .pptx
EMPOWERMENT TECHNOLOGIES .pptx
 
Communication Essay Example
Communication Essay ExampleCommunication Essay Example
Communication Essay Example
 
CT synopsis
CT synopsisCT synopsis
CT synopsis
 
Where To Buy Writing Paper Correspondence Cards
Where To Buy Writing Paper Correspondence CardsWhere To Buy Writing Paper Correspondence Cards
Where To Buy Writing Paper Correspondence Cards
 
ENG 6328 Week 1
ENG 6328 Week 1ENG 6328 Week 1
ENG 6328 Week 1
 
An Essay About Family
An Essay About FamilyAn Essay About Family
An Essay About Family
 

More from James Rollins

Long Term Care Emergency Preparedness Notes Pages
Long Term Care Emergency Preparedness Notes PagesLong Term Care Emergency Preparedness Notes Pages
Long Term Care Emergency Preparedness Notes PagesJames Rollins
 
Using Simulation to Validate Emergency Management Plans
Using Simulation to Validate Emergency Management PlansUsing Simulation to Validate Emergency Management Plans
Using Simulation to Validate Emergency Management PlansJames Rollins
 
Readiness is a Predictive Measure
Readiness is a Predictive MeasureReadiness is a Predictive Measure
Readiness is a Predictive MeasureJames Rollins
 
USING ADAPTIVE MODELING TO VALIDATE CRE
USING ADAPTIVE MODELING TO VALIDATE CREUSING ADAPTIVE MODELING TO VALIDATE CRE
USING ADAPTIVE MODELING TO VALIDATE CREJames Rollins
 
CRE Adaptive Modeling Laboratory - NEXT STEP
CRE Adaptive Modeling Laboratory - NEXT STEPCRE Adaptive Modeling Laboratory - NEXT STEP
CRE Adaptive Modeling Laboratory - NEXT STEPJames Rollins
 
5 "What If?" Questions Show the Power Simulation Software Brings to Business
5 "What If?" Questions Show the Power Simulation Software Brings to Business5 "What If?" Questions Show the Power Simulation Software Brings to Business
5 "What If?" Questions Show the Power Simulation Software Brings to BusinessJames Rollins
 
10 Reasons Why Simulations are the Ideal Learning Tool for Your Business
10 Reasons Why Simulations are the Ideal Learning Tool for Your Business10 Reasons Why Simulations are the Ideal Learning Tool for Your Business
10 Reasons Why Simulations are the Ideal Learning Tool for Your BusinessJames Rollins
 

More from James Rollins (7)

Long Term Care Emergency Preparedness Notes Pages
Long Term Care Emergency Preparedness Notes PagesLong Term Care Emergency Preparedness Notes Pages
Long Term Care Emergency Preparedness Notes Pages
 
Using Simulation to Validate Emergency Management Plans
Using Simulation to Validate Emergency Management PlansUsing Simulation to Validate Emergency Management Plans
Using Simulation to Validate Emergency Management Plans
 
Readiness is a Predictive Measure
Readiness is a Predictive MeasureReadiness is a Predictive Measure
Readiness is a Predictive Measure
 
USING ADAPTIVE MODELING TO VALIDATE CRE
USING ADAPTIVE MODELING TO VALIDATE CREUSING ADAPTIVE MODELING TO VALIDATE CRE
USING ADAPTIVE MODELING TO VALIDATE CRE
 
CRE Adaptive Modeling Laboratory - NEXT STEP
CRE Adaptive Modeling Laboratory - NEXT STEPCRE Adaptive Modeling Laboratory - NEXT STEP
CRE Adaptive Modeling Laboratory - NEXT STEP
 
5 "What If?" Questions Show the Power Simulation Software Brings to Business
5 "What If?" Questions Show the Power Simulation Software Brings to Business5 "What If?" Questions Show the Power Simulation Software Brings to Business
5 "What If?" Questions Show the Power Simulation Software Brings to Business
 
10 Reasons Why Simulations are the Ideal Learning Tool for Your Business
10 Reasons Why Simulations are the Ideal Learning Tool for Your Business10 Reasons Why Simulations are the Ideal Learning Tool for Your Business
10 Reasons Why Simulations are the Ideal Learning Tool for Your Business
 

Using Simulation to Understand Cyber and Physical Infrastructure 2.0