Практическая работа по дисциплине «Многоагентное моделирование» для РТУ МИРЭА

Практическая работа № 1 по курсу Многоагентное моделирование Рекомендации к выполнению типовых работ Каждая работа выполняется в отдельной папке. Каждый этап лабораторной выполняется в подпапке с соответствующим именем (Этап 1, Этап 2 и т.д.). Подпапка нового этапа работ делается путем копирования подпапки предыдущего этапа работ и переименованием копии. 1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ Необходимо создать агентную модель, которая поможет изучить процесс вывода нового продукта на рынок. • Мы рассмотрим относительно небольшой потребительский рынок численностью в 500 человек. С точки зрения реализации модели каждый потребитель будет являться агентом. • Поскольку мы рассматриваем процесс вывода на рынок нового продукта, то изначально никто этим продуктом не пользуется. • Люди начнут покупать продукт под влиянием рекламы. • После этого начального этапа куда более сильное влияние на продажи будет оказывать общение людей друг с другом, рекомендации и положительные отзывы потребителей продукта, побуждающие других на его приобретение. • Через некоторое время продукт, купленный людьми, начнет портиться, т.к. истечет срок его годности, и люди вновь начнут покупать продукт. • Мы смоделируем также людей возжелавших заказать продукт, а также тех людей, которые будут отменять заказ продукта. 2. ЭТАП 1 СОЗДАНИЕ ПРОЕКТА И ПОПУЛЯЦИИ В НЕМ 1. В папке Агентное моделирование, в подпапке Популяция, создадим проект с соответствующем именем и выберем единицы модельного времени, и нажмем кнопку Готово. Рис. 1. Окно создания модели Создание агента популяции мастером 2. Перетащим элемент Агент с палитры Агент на диаграмму Main (Рис. 2). Рис. 2. Установка Агента на диаграмму Main 2. В появившемся окне мастера создания агента, выберем пункт Популяция агентов. (Рис. 3). Рис. 3. Окно мастера создания агентов 3. В новом окне введем имя Consumer и нажмем кнопку Далее (Рис. 4). Рис. 4. Окно мастера создания агентов 4. В следующем окне выберем вид анимации 2D, картинку объекта и нажмем кнопку Далее (Рис. 5). Рис. 5. Окно мастера создания агентов 5. Далее создадим параметр определяющий эффективность рекламы. Мы предполагаем, что за день к решению о приобретении продукта приходит в среднем 1% потенциальных потребителей, поэтому мы задаем 0.01 в качестве значения данного параметра (Рис. 6). Рис. 6. Окно мастера создания агентов 6. Далее определяем количество особей в популяции (Рис. 7). Рис. 7. Окно мастера создания агентов 7. На завершающем этапе выберем размер жизненного пространства и способ расположения элементов популяции на нем, и нажмем кнопку Готово (Рис. 8). Рис. 8. Окно мастера создания агентов В результате выполненных действий в проекте появился новый агент Consumer (Рис. 9). Рис. 9. Новый агент Consumer на диаграмме Main Определение свойств анимации в среде обитания1 8. Выберем объект анимации и изменим его свойство определяющее способ его расположения в среде обитания (Рис. 10). 1 Типичная архитектура агентной модели в AnyLogic — агент Main, на диаграмме которого заданы популяции агентов других типов. В этом случае агент Main играет роль среды обитания для других агентов. Среда задает тип пространства, в котором живут агенты, расположение агентов в пространстве и сеть контактов агентов, которая может использоваться при их общении друг с другом. Рис. 10. Изменение свойств нового агента Компиляция проекта 9. Выберем соответствующую кнопку для компиляции проекта (Рис. 11). Выбор эксперимента для запуска 10. Через соответствующий список выберем имя эксперимента для запуска. В нашем случае, только один эксперимент (Рис. 12). Рис. 11. Компиляция проекта Рис. 12. Выбор эксперимента для запуска Запуск проекта на выполнения 11. Запустим проект нажатием на соответствующую кнопку (Рис. 13). Далее в появившемся окне нажмем на кнопку Запустить (Рис. 14). В результате появляется окно запуска проекта (Рис. 15). Рис. 13. Запуск проекта Рис. 14. Запуск проекта Рис. 15. Окно запуска проекта Рис. 16. Окно запуска проекта Изменение единиц модельного времени 12. Единицы модельного времени проекта были заданы мастером. Модельное время – это виртуальное (моделируемое) время («внутреннее» время «движка» AnyLogic). Модельное время обычно никак не соотносится с реальным временем и часами на компьютере, хотя есть возможность выполнять модель с привязкой модельного времени к реальному. Для изменения свойств модельного времени необходимо выбрать верхний уровень на дереве проекта и изменить соответствующее свойство проекта (Рис. 17). 3. ЭТАП 2 ЗАДАНИЕ ПОВЕДЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ 1. Двойным кликом выберем Consumer на дереве проекта и этим откроем его окно редактора (Рис. 18). 2. Выберем палитру, тип элемента диаграммы, и перетащим элемент Начало диаграммы в окно редактора (Рис. 19). Рис. 17. Изменение модельного времени проекта Рис. 18. Открытие окна Consumer Рис. 19. Установка начала диаграммы 3. Перетащим соответствующий элемент диаграммы на соответствующее место (Рис. 20). Рис. 20. Установка элемента диаграммы 4. Переименуем текущее имя состояния на имя потенциального покупателя, выберем его заливку и введем команду для Действия при входе в элемент (Рис. 21). Рис. 21. Изменения свойств элемента диаграммы 4. Перетащим линию Переход и новое Состояние и установим новое Состояние на соответствующее место окна редактора (Рис. 22). Рис. 22. Установка нового перехода и состояния 5. Зададим новые свойства Состоянию (это уже не потенциальный покупатель) (Рис. 23). Рис. 23. Задания новых свойств состоянию 6. Зададим новые свойства Переходу2 (Рис. 24). Рис. 24. Задания новых свойств переходу 7. В результате выполненных выше наших действий будет построена диаграмма на дереве проекта Consumer (Рис. 25). Запустим проект и посмотрим результат его выполнения (Рис. 26). 2 Наш переход происходит с заданной интенсивностью. В нашем случае, когда управление диаграммы состояний переходит в состояние PotentialUser, происходит вычисление времени срабатывания перехода согласно экспоненциальному распределению. Время до покупки продукта для каждого отдельного потребителя будет отличаться, но в среднем продукт будет приобретать 1% потенциальных потребителей в день (Это время было задано мастером на Этапе 1). Рис. 25. Диаграмма состояний на дереве проекта Рис. 26. Желтые агенты на рисунке это покупатели, которые приобрели продукт. 4. ЭТАП 3 ДОБАВЛЕНИЕ ГРАФИКА ДЛЯ ВИЗУАЛИЗАЦИИ РЕЗУЛЬТАТОВ Задание функций сбора статистики, которые будут считать количество потенциальных потребителей 1. Двойным кликом выберем Main на дереве проекта и одним кликом элемент consumers (Рис. 3.27). 2. Далее в окне свойств кликом выбираем кнопку Добавит в соответствующем разделе (Рис. 3.28). 3. Далее определяем имя функции и условие ее выполнения (Рис. 3.30). Рис. 27. Выбор объекта consumers Рис. 28. Выбор кнопки Добавить Рис. 3.29. Определяем имя функции и условие ее выполнения 4. Далее добавляем новую функцию, определяем ее имя и условие ее выполнения (Рис. 30). Рис. 30. Добавление новой функции Задание диаграммы, которая будет выводить количество потенциальных и действительных потребителей 5. На палитре выбираем имя соответствующего раздела, и перетаскиваем Временную диаграмму в соответствующее окно (Рис. 3.31). Рис.31. Установка временной диаграммы 6. Выбираем объект диаграмму и кнопку добавить в окне ее свойств. Рис. 32. Изменения свойств диаграммы 8. Задаем заголовок элемента данных, его значение и цвет, далее добавляем еще один элемент данных. Рис. 33. Задание заголовка элемента данных 9. Определяем соответствующие значения нового элемента данных. Рис. 34. Определение значения нового элемента 10. Определяем значения свойств масштаба диаграммы. Рис. 35. Определение значения свойств масштаба 15 11. Определяем значения свойств Обновления данных. Рис. 36. Определение свойств обновление данных 12. Определяем значения свойств Внешний вид. Рис. 37. Определение значения свойств внешний вид 13. В окне Main перетаскиваем мышью диаграмму вправо от популяции. Рис. 38. Перетаскиваем диаграмму вправо 14. Запускаем проект (Рис. 39). Видим, что на диаграмме показывается количество потенциальных и реальных покупателей в определенный момент времени. Процесс насыщения рынка будет происходить очень медленно, на следующем этапе моделирования мы ускорим этот процесс путем оповещения клиентов. Рис. 39. Запуск проекта 5. ЭТАП 4 ДОБАВЛЕНИЕ ЭФФЕКТА РЕКОМЕНДАЦИЙ Добавление параметров: ContactRate (определяет интенсивность контактов) и AdoptionFraction (вероятность приобретения продукта в результате общения с пользователем этого продукта) 1. Откроем окно редактора элемента consumers (Рис. 40). Рис. 40. Редактор элемента consumers 2. Перетащим с палитры объект Параметр в соответствующее окно (Рис. 41). Рис. 41. Установка объекта параметр 3. Введем имя контакта и значение его по умолчанию (Рис. 42). Рис. 42. Переименование параметра 4. Добавим еще один параметр задающий вероятность приобретения продукта в результате общения с пользователем этого продукта, и определим его значения (Рис. 43). Рис. 43. Добавление и переименование еще одного параметра Добавление внутреннего перехода на диаграмму, с целью посылки сообщения 5. В окне редактора Consumer раздвинем на диаграмме состояния User и добавим в это состояние внутренний Переход, так, чтобы начальная и конечная точка перехода расположилась внутри User (Рис. 44). Рис. 44. Добавление внутреннего перехода 6. Задаем соответствующие свойства переходу3 (Рис. 45). Рис. 45. Изменение свойств переходу4 3 Вид наиболее распространенных сообщений: sendToAll(«Текст сообщения») – агент отправляет сообщение всем агентам в своей популяции, sendToRandom(«Текст сообщения» ) – агент отправляет сообщение одному случайно выбранному агенту, send(«Текст сообщения», имяАгента) – агент отправляет сообщение агенту имя которого указано в аргументе имяАгента. 4 Каждый раз, когда срабатывает циклический переход в состоянии User, вызываемая подпрограмма sendToRandom(«Buy»). Если агент, который получает сообщение является потенциальным потребителе, т.е. находится в состоянии PotentialUser, то текущий агент-получатель должен перейти в состояние User, это обеспечит еще один переход. 7. Установим еще один внешний переход и зададимм соответствующие свойства (Рис. 46). Рис. 46. Добавление еще одного перехода 8. Запустим проект и увидим, что из-за оповещения клиентов насыщения рынка будет теперь происходить значительно быстрее (Рис. 47). Рис. 47. Запуск проекта 6. ЭТАП 5 УЧЕТ ПОВТОРНЫХ ПРОДАЖ ПРОДУКТА Определяем срок службы продукта 1. Открываем диаграмму агента Consumer и добавляем на нее параметр DiscardTime, определяющий срок службы нашего продукта (Рис. 48) Задаем обратный переход в потенциального покупателя 2. Задаем новый переход по таймауту из состояния User в состояние PotentialUser (Рис. 49). 3. Запустим наш проект и увидим, что в результате выполненных нами операций на диаграмме часть покупателей, у которых испортился купленный продукт, вновь становятся потенциальными покупателями. Примечание: Перед запуском проекта диаграмма была растянута по ширине (Рис. 50). Рис. 48. Добавление параметра на диаграмму и изменение его свойств Рис. 49. Задаем новый переход по таймауту Рис. 50. Запуск проекта 7. ЭТАП 6 УЧЕТ ВРЕМЕНИ ДОСТАВКИ ПРОДУКТА В нашей текущей модели предполагается, что продукт всегда есть в наличии, и поэтому переход из состояния PotentialUser в состояние User происходит моментально. Теперь мы усовершенствуем модель, добавив у потребителя еще одно состояние, которое будет соответствовать времени, проходящему с момента принятия решения о покупке продукта до момента появления товара в продаже и доставки его покупателю. Добавляем промежуточное состояние агента 1. Перетащим мышью блок User диаграммы состояний вниз (Рис. 51). Рис. 51. Перетаскивания блока User 1. Разорвем линии переходов согласно рисунку 52. Рис. 52. Разрыв линий перехода 2. Вставим новое состояние в соответствующее место диаграммы и зададим свойства состояния показывающее желание покупателя приобрести продукт (Рис. 53). Рис. 53. Добавление нового состояния 3. Добавим новый переход в состояние User, который произойдет через два дня (Рис. 54). Рис. 54. Добавление нового перехода Добавляем новую функцию статистики 4. Добавим новую функцию статистики, определяющую количество Агентов пожелавших купить продукт (Рис. 55). Добавляем новый элемент диаграммы 6. Добавим новый элемент диаграммы, показывающий на диаграмме количество Агентов пожелавших купить продукт (Рис. 56). 7. Переместим новый элемент диаграммы в центр списка используя клавишу вверх, что бы он соответственном месте изображался на диаграмме (Рис. 57). Рис. 55. Добавление новой функции статистики Рис. 56. Добавление нового элемента диаграммы Рис. 57. Перемещение нового элемента диаграммы в центр Рис. 58. Элемент с заголовком Want to buy в центре 8. Запустим проект и в результате запуска проекта увидим Агентов возжелавших приобрести продукт. (Рис. 59). Рис. 59. Запуск проекта 8. ЭТАП 7 МОДЕЛИРОВАНИЕ ОТКАЗОВ ОТ ПОКУПКИ ТОВАРА Учтем, что время, которое потребители согласны потратить на ожидание доставки товара, конечно. Если время доставки превысит предельно допустимое время ожидания, потребитель откажется от покупки. Добавление невидимых параметров модели 1. Передвинем холст графического редактора вправо чтобы разместить невидимые элементы модели (Рис. 60). 2. Создадим параметр MaxWaitingTime который задает максимальное время, в течение которого потребитель готов ждать доставки продукта (в нашем случае семь дней) (Рис. 61). Рис. 60. Передвижение хоста модели Рис. 61. Создание нового параметра MaxWaitingTime 3. Создадим параметр, MaxDeliveryTime, который задает максимально возможное время доставки товара. Поскольку мы должны учесть специфику работы определенных отечественных служб доставки, зададим значение этого параметра равным 25 дням (Рис. 62). Добавление дополнительных переходов на диаграмму состояний 4. В окне Consumer выберем переход Purchase, выделим цифровое значение Таймаут и нажмем кнопку выбора функции распределения вероятностей (Рис. 63). 5. В появившемся окне выберем имя соответствующей функции, введем соответствующие значения, и нажмем кнопку ОК (Рис. 64). Рис. 62. Создание нового параметра MaxDeliveryTime Рис. 63. Изменение свойств перехода Рис. 64. Выбор функции 6. В Таймаут появится значение соответствующей функции, замените значение входного параметра 25 значением main.MaxDeliveryTime (Рис. 65). Рис. 65. Изменение входного параметра функции 7. Создадим еще один переход с соответствующими параметрами (Мы задаем максимальное время ожидания с помощью треугольного распределения со средним значением, равным параметру MaxWaitingTime (т.е., одной неделе), и отклонением от этого значения, равным 15 процентам) (Рис. 66). Рис. 66. Создание перехода Добавление элементов управления 8. Перетащим с палитры элемент управления Бегунок на холст редактора объекта Main (Рис. 67). Рис. 67. Установка бегунка 9. Установим свойства бегунка изменяющего параметр MaxWaitingTime в указанном диапазоне (изменения происходят при запуске модели и при передвижении бегунка вдоль горизонтальной оси) (Рис. 68). Рис. 68. Изменение свойств бегунка 10. Установим ниже еще один бегунок с соответствующими свойствами (Рис. 69). Рис. 69. установка бегунка и изменение его свойств 11. Добавим с палитры Презентация два элемента Текст и установим соответствующие свойства (Рис. 70). Рис. 70. Установка элементов управления текст 12. Выбрав бегунок, добавим на него метки (min value max), нажав на соответствующую кнопку в окне свойств (Рис. 71). Рис. 71. Добавление меток на бегунок 13. Запустим проект и увидим, что теперь мы можем регулировать максимальное время ожидания и максимальное время доставки при запуске модели (Рис. 72). Рис. 72. Запуск проекта