MUMS: Agent-based Modeling Workshop - Statistical Challenges in Agent-Based Modeling - David Banks, March 11, 2019
This talk is an overview of several species of agent-based models. The goal is to identify common aspects, and to frame questions about how statistical inference on such models might be done.
MUMS: Agent-based Modeling Workshop - Statistical Challenges in Agent-Based Modeling - David Banks, March 11, 2019
1.
ÒØ¹ × ÅÓÐ×
ÐÐ Ò ÓÖ ËØ Ø ×Ø
×
Ú Ò ×
Duke Uniffirsity
Ë ÅËÁ
½
2.
½º À רÓÖÝÓ ÒØ¹ × ÅÓ Ð× ´ Å×µ
Å× Ö × Ò
ÓÑÔÙØ Ö ÜÔ Ö Ñ ÒØ× Ò Û
Ø × ÔÓ×× Ð ØÓ Ò ÒØ Ö
Ø ÓÒ×
ÐÓ
ÐÐÝ ÓÖ
ÒØ¸ Ò Ø Ò × ÑÙÐ Ø Ñ Ö ÒØ Ú ÓÖ Ø Ø Ö × × ÖÓÑ Ø
Ò× Ñ Ð Ó ÐÓ
Ð
× ÓÒ׺
Ü ÑÔÐ × Ò
ÐÙ
¯ Ï Ø Ö ÓÖ
ר Ò ¸ Ò Û
ÒØ ×
Ù
ÐÓÑ Ø Ö Ó ØÑÓ×Ô Ö ¸ Ò
Ø ÐÓ
Ð ÒØ Ö
Ø ÓÒ× Ö Ü
Ò Ó ÔÖ ××ÙÖ ¸ Ø ÑÔ Ö ØÙÖ ¸ Ò ÑÓ ×ØÙÖ º
¯ Ù
Ø ÓÒ׸ × Ò ÓÓ ÓÖ ÓÓ Ð ¸ ØÓ Ø ÖÑ Ò Û
× Ö × ÓÛÒ ØÓ Ù× Ö׺
¯ ÌÖ
ÓÛ ÑÓ Ð׸ × Ò ÌÊ ÆËÁÅ˸ Û Ö ÒØ× ´ Ö Ú Ö×µ ×Ô
Ø Ñ× ÐÚ ×
ÓÖ Ò ØÓ Ø
Ø ÓÒ× Ó ÓØ Ö Ö Ú Ö׸ Ò Ñ ÖÓÙØ
Ó
× × ÓÒ
ÓÒ ×Ø ÓÒ ÚÓ Ò
º
¯ ËÙÔÔÐÝ
Ò׸ × × ×ÔÖ ¸ Ò Ø
Ð ÓÖ Ø Ñ׺
Ç Ø Ò Ø ÐÓ
Ð Þ Ø ÓÒ × Ó Ö Ô
¸ ÙØ Ø × × ÒÓØ ×× ÒØ к Ì Ù
Ø ÓÒ Ò Ò Ø
Ð ÓÖ Ø Ñ Ü ÑÔÐ × Ú ÒÓ ×Ô Ø Ð
ÓÑÔÓÒ ÒØº
¾
3.
Å× Ò ÒØ ½ ¼×¸ Û Ø × Ý ÚÓÒ Æ ÙÑ ÒÒ Ò ÍÐ Ñ Ö Ð Ø Ò ØÓ
ÐÐÙÐ Ö
ÙØÓÑ Ø ´Ó
Ø× Û
¸ ÙÒ Ö Ü × Ø Ó ÖÙР׸ ÔÖÓ Ù
ÓØ Ö Ó
Ø×¸ Ù×Ù ÐÐÝ ÓÒ
Ô Ô Ö Ö × Ø ÑÓר ÑÓÙ× Ü ÑÔÐ × Âº Àº Ϻ Àº ÓÒÛ Ý³× Ñ Ó Ä µº
Ì × Ð ØÓ Ñ Ø Ñ Ø
Ð Ø ÓÖ × Ó ÒØ Ö
Ø Ú Ô ÖØ
Ð ×Ýר Ñ× ´ Ö Ò ËÔ ØÞ Ö¸
Ú Ö Ø µ¸ Û
Ù× Ñ Ø Ó × ÖÓÑ ×Ø Ø ×Ø
Ð Ñ
Ò
× ØÓ ×ØÙ Ý ÔÖÓ Ð Ñ×
Ö Ð Ø ØÓ Ô ×
Ò × Ò ×Ýר Ñ ÝÒ Ñ
׺
× Ø ÒØ× Ú ÐÓÔ ÑÓÖ
ÓÑÔÐ Ü ÖÙÐ × ÓÖ ÒØ Ö
Ø ÓÒ¸ Ò × Ø ÔÔÐ
Ø ÓÒ×
Ñ ÑÓÖ ØÙÒ ØÓ × ÑÙÐ Ø ÓÒ ×ØÙ × Ó Ó × ÖÚ Ð Ô ÒÓÑ Ò ¸ Ø Ð ÑÓÖÔ
Û Ý ÖÓÑ Ñ Ø Ñ Ø
× ÒØÓ
ÓÒÓÑ
׸ ×Ó
Ð ×
Ò
¸ Ò Ô Ý×
׺
Ì × ÑÓ Ð× Ö ÔÓÔÙÐ Ö
Ù× Ø Ý Ò ÓÝ
ÖØ Ò
¹Ú Ð ØÝ¸ Ò
Ù× Ø Ý
Ö Ó Ø Ò ×Ý ØÓ ÔÖÓ Ö Ñº
¿
4.
½º½ Ì ËÙÖ×
Ô
Å× Ö
ÓÑÔÙØ Ö¹ ÒØ Ò× Ú ¸ Ò ×Ó ÒÓØ
ÓÑ Û ÐÝ Ù× ÙÒØ Ð Ø ½ ¼×º
Ñ ÓÖ ÑÔ ØÙ× Û × ÖÓÛ Ò ÖØ
Ð ËÓ
Ø ×¸ Ý ÂÓ× Ù Ôר Ò Ò ÊÓ ÖØ ÜØ ÐÐ
´½ ¸ ÅÁÌ ÈÖ ××µº Ì Ý × ÓÛ ÓÛ × ÑÔÐ Ò ÒØ ÖÔÖ Ø Ð ÖÙÐ × ÓÖ ÒØ×
ÓÙÐ
× ÑÙÐ Ø Ö Ð ×Ø
ÑÓ Ö Ô Ý¸ ÒØ ÖÓÔÓÐÓ Ý¸ ×Ó
ÓÐÓ Ý¸ Ò
ÓÒÓÑ
׺
Ì Ö ÔÔÖÓ
Û × ØÓ ÔÓ× Ø ×Ù Ö×
Ô ¸ ÔÐ Ò ÓÒ Û
¸ Ø
Ö ÔÓ ÒØ¸
×Ù Ö Ö Û Ø
ÓÒר ÒØ Ö Ø º ÒØ× ÐÓ
Ø ÓÒ× ÓÒ Ø ×Ù Ö×
Ô ¸ Ò
ÓÒ×ÙÑ Ø ×Ù Ö Ø Ø Ö ÐÓ
Ø ÓÒ ÙÒØ Ð Ø Û × Ü Ùר ¸ Ò Ø Ò ÑÓÚ ØÓ
Ò Û ÐÓ
Ø ÓÒº Ì × × ÑÔÐ ×Ýר Ñ Ó ÖÙÐ × Ð ØÓ
Ö
ÙÐ Ö Ñ Ö Ø ÓÒ Ô ØØ ÖÒ׺ Ì ×
Ô ØØ ÖÒ× Ö ÔÙÖÔÓÖØ ØÓ × Ñ Ð Ö ØÓ Ø Ó× Ó × ÖÚ Ò ÙÒØ Ö¹ Ø Ö Ö ÔÓÔÙÐ Ø ÓÒ׺
ÅÓÖ ÖÙÐ ×
Ö Ø Ø ÓÒ Ð
ÓÑÔÐ Ü ØÝº Ôר Ò Ò ÜØ ÐÐ × Ü¸ Ò Û Ò
Ø Ö Û × ×Ù
ÒØ ×Ù Ö¸ Ø ÒØ× ÛÓÙÐ Ö ÔÖÓ Ù
º Ì × Ð ØÓ ÔÝÖ Ñ ×¸
ÖÖÝ Ò
Ô
ØÝ¸ ØÖ Ð ÖÓÛØ Û Ø
Ó¹ÑÓÚ Ñ ÒØ Ò ×× ÓÒ¸ Ò ÓØ Ö ÑÓ Ö Ô
ØÙÖ ×º
5.
½º ËÙ Ö×
Ô ÖÓÛ
Ø
Ð ØØ
ÔÓ× Ø ÓÒ¸ ×Ù Ö ÖÓÛ×
Ø Ö Ø Ó «
Ô Ö Ø Ñ ÒØ ÖÚ Ð ÙÔ ØÓ Ø
Ô
ØÝ Ó Ø Ø ÔÓ× Ø ÓÒº
¾º ÒØ ÅÓÚ Ñ ÒØ ÄÓÓ ÓÙØ × Ö × Ú × ÓÒ Ô ÖÑ Ø× Ò
Ó Ø ÓÙÖ Ð ØØ
Ö
Ø ÓÒ׸ ÒÓÖØ ¸ ×ÓÙØ ¸ ר Ò Û ×Ø
¯ ÓÒ× Ö Ò ÓÒÐÝ ÙÒÓ
ÙÔ Ð ØØ
ÔÓ× Ø ÓÒ׸ Ò Ø Ò Ö ×Ø ÔÓ× Ø ÓÒ
ÔÖÓ Ù
Ò Ñ Ü ÑÙÑ Û Ð Ö
¯ ÅÓÚ ØÓ Ø Ò Û ÔÓ× Ø ÓÒ
¯ ÓÐÐ
Ø ÐÐ Ø Ö ×ÓÙÖ
× Ø Ø Ø ÐÓ
Ø ÓÒº
¿º ÒØ Å Ø Ò
¯ Ë Ð
Ø Ò ÓÖ Ò ÒØ Ø Ö Ò ÓÑ
¯ Á Ø Ò ÓÖ Ò ÒØ × Ó Ø ÓÔÔÓ× Ø × Ü Ò ÓØ ÒØ× Ö ÖØ Ð
Ò Ø Ð ×Ø ÓÒ Ó Ø ÒØ× × Ò ÑÔØÝ Ò ÓÖ Ò × Ø Ø Ò Ò Û ÓÖÒ ×
ÔÖÓ Ù
Ý
ÖÓ×× Ò ÓÚ Ö Ø Ô Ö ÒØ×³ Ò Ø
Ò
ÙÐØÙÖ Ð
Ö
Ø Ö ×Ø
×
¯ Ê Ô Ø ÓÖ ÐÐ Ò ÓÖ׺
ÆÓØ Ø Ø Ø Öר ÖÙÐ Ò
ÐÙ × ØÙÒ Ð Ô Ö Ñ Ø Ö Ø Ö Ö Ñ ÒÝ ×Ù
× × Ò
Ø ÙÐÐ Ð ×Ø¸ Ò Ø × ×
ÓÑÑÓÒ Ò Å× Ò Ò Ö Ðº
6.
Ôר Ò ÒÜØ ÐÐ ×Ô
¸ ×
ÓÒ Ö ×ÓÙÖ
× Ñ Ð Ö ØÓ ×Ù Ö¸ Ò × ÑÔÐ ÖÙÐ ×
Ð ØÓ ÖØ Ö
ÓÒÓÑ ×º Ì Ò Ø Ý Ø × ¸ Û
Ö × Ö Ò ØÖ ÙÒ Ö
Ñ ÓÖ ØÝ ÖÙÐ º Ì × Ø × Ñ Ñ
ÙÐØÙÖ Ð Ñ Ñ ×¸ Ò Ö ØÖ Ò×Ñ ØØ Ò
ÓÒ× ÖÚ º
Ï Ò Ø × Ö ××Ó
Ø Û Ø ×ÙÖÚ Ú Ð Ò Ö ÔÖÓ Ù
Ø Ú ×Ù
×׸ Ø ØÖ × × ÓÛ
ËÔ Ò
Ö Ò
ÙÐØÙÖ Ð ÚÓÐÙØ ÓÒº
Ø ÓÒ Ð ÖÙÐ × ÐÐÓÛ ÔÓÐÐÙØ ÓÒ¸ Ù× ÓÒ Ó ÔÓÐÐÙØ ÓÒ¸
ÙÑÙÐ Ø ÓÒ Ó Û ÐØ ¸ Ø
ÚÓÐÙØ ÓÒ Ó Ò Ø
ØÖ Ø×¸ Ø ×ÔÖ Ó × × ¸ ×Ô
Ð Þ Ð ÓÖ¸ Ò
ÓÑ Øº ÁÒ Ðи
½ ÖÙÐ × Û Ö ×Ù
ÒØ ØÓ ÔÖÓ Ù
Ö
Ö Ò Ó ×Ó
Ð Ú ÓÖº
ËÙÖ Ö×
Ô Å Ö Ø ÓÒ ÓÒÚ Ö× ÓÒ
7.
½º¾ à ÙÑ Ò³× ÅÓ Ð
ËØ ÒÐ Ý Ã Ù Ñ Ò Û ÒØ ØÓ ÒÓÛ ÓÛ Æ
ÓÙÐ Ú Ö × ØÓ Ø ÒÙÑ Ö Ó Ö ÒØ
Ø ××Ù ØÝÔ × Ø Ø Ö Ó × ÖÚ Ò ÓÖ Ò ×Ñ׺ À Ô Ö ÓÖÑ Ò Å ÜÔ Ö Ñ ÒØ
×
Ö Ò Å Ø ÓÐ
ËØ Ð ØÝ Ò Ô Ò × × Ò Ê Ò ÓÑÐÝ ÓÒרÖÙ
Ø Ò Ø
Æ Ø× º
ÁÒ Ã Ù Ñ Ò³× ÑÓ Ð¸
ÒØ × Ò º
Ò × Ø Ö Ó ÓÖ ÓÒ¸ ¼ ÓÖ ½¸
Ô Ò Ò ÙÔÓÒ Ø ÒÔÙØ× Ø Ö
Ú × ÖÓÑ ÓØ Ö Ò ×º Ò × Ö
Ú ÒÔÙØ× ÖÓÑ
ÓØ Ö Ò ×¸
Ð
ÙÐ Ø ÓÓÐ Ò ÙÒ
Ø ÓÒ¸ Ò × Ò Ø Ö ×ÙÐØ ØÓ ÓØ Ö Ò ×º
Á Ò Ö
Ú × ÒÔÙØ×¸ Ø Ò Ø Ö Ö ¾ ÔÓ×× Ð Ú
ØÓÖ× Ó ÒÔÙØ×º Ò ÓÖ
Ú Ò Ú
ØÓÖ Ó ÒÔÙØ×¸ Ø Ö Ö ØÛÓ ÔÓ×× Ð ÓÙØÔÙØ×¸ ¼ ÓÖ ½º ËÓ Ø ÒÙÑ Ö Ó
ÔÓ×× Ð ÙÒ
Ø ÓÒ× Ø Ø Ñ Ô ¼ ½ ¼ ½ × ¾¾ º
8.
ÒÔÙØ ÓÙØÔÙØ ÒÔÙØÓÙØÔÙØ ÒÔÙØ ÓÙØÔÙØ
¼ ¼ ¼ ¼ ¼ ¼ ¼ ¼ ½
¼ ½ ¼ ¼ ½ ½ ¼ ½ ½
½ ¼ ¼ ½ ½ ½ ½ ¼ ½
½ ½ ½ ½ ¼ ½ ½ ½ ½
Ì Öר Ø Ð
ÓÖÖ ×ÔÓÒ × ØÓ ÓÓÐ Ò ÓÔ Ö ØÓÖ Æ ¸ Ø ×
ÓÒ × Çʸ Ò Ø
Ð ×Ø × Ì ÍÌÇÄÇ ¸ ÓÒ Ó ØÛÓ Ò Ö Ø ÓÔ Ö ØÓÖ× Ø Ø Û Ö Ü
ÐÙ º ÇÔ Ö ØÓÖ
Ò Ñ × Ö Ú ÖÓÑ ØÖÙØ Ø Ð × Ù× Ò ÓÖÑ Ð ÐÓ
º
½
¾
¿
½´ ¿µ ÇÊ ¿
¾´ ½ ¿µ ½ Æ ¿
¿´ µ Æ
´ ½ ¾µ ½ ÇÊ ¾
´ ¾ µ ¾ ÇÊ