ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МНОГОАГЕНТНОЙ СРЕДЫ NETLOGO В ОБУЧЕНИИ СТУДЕНТОВ ГУМАНИТАРНЫХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ

Патаракин Евгений Дмитриевич (patarakin@gmail.com)
к.пед.н., доцент

Ярмахов Борис Борисович (yarmakhov@gmail.com)
Медиалаборатория Нижегородского государственного педагогического университета, г. Нижний Новгород

Аннотация
В работе обсуждается использование многоагентных моделей в среде NetLogo для обучения студентов гуманитарных специальностей. Появление в NetLogo нового типа агентов - "связей" позволяет моделировать сетевые отношения внутри различных типов организаций. Модель позволяет воспроизвести отношения между агентами, описанные в концепции харизматического доминирования М.Вебера.

USING AGENTS BASED MODELS IN TEACHING STUDENTS OF HUMANITARIAN SPECIALITIES

Patarakin Evgeny (patarakin@gmail.com)

Yarmakhov Boris (yarmakhov@gmail.com)
Nizhnij Novgorod State Pedagogical University

Annotation
The paper discusses agents based modelling for constructing multiagent learning environment. As a modelling tool we chose Netlogo 4.0. environment as it allows to simulate complex social systems and behaviors and analyse historical facts. Thus created "Leadership" model is based on the M.Weber's theory of charismatic dominance and is used to build various organizational structures. The model helps to study situations of conflicts between different organizational structures.

В конце 60-х годов Пейперт и его коллеги создали среду обучения, в которой перед детьми не ставится задача выучить множество формальных правил, но у них развивается достаточная способность осознания способов, какими они движутся в пространстве. Это позволяет им перенести собственные знания о своем теле и своем движении в программы, управляющие движением Черепашки [Papert S. 1980] . Это был настоящий переворот в отношениях между компьютером и учеником. В этой новой среде не компьютер контролировал и направлял деятельность ученика, а ученик управлял и контролировал деятельность компьютерного агента. В начале 90-х годов М.Резник предложил использовать многоагентное сообщество черепашек для освоения учениками экологических стратегий [Resnick, M. 1994]. Со множеством черепашек в языке StarLogo ученики могут наблюдать, изучать и моделировать сложные физические, химические, биологические и социальные феномены. Хотя язык создавался в первую очередь как средство обучения, в этой среде оказалось возможным ставить и серьезные эксперименты по многоагентному моделированию. Исследовательские возможности среды получили дальнейшее развитие в языке NetLogo. Язык был создан Ури Виленским в 1999 году и продолжает активно развиваться и в настоящее время. Среда программирования NetLogo служит для моделирования ситуаций и феноменов, происходящих в природе и обществе. NetLogo удобно использовать для моделирования сложных, развивающихся во времени систем. Создатель модели может давать указания сотням и тысячам независимых "агентов" действующим параллельно. Это открывает возможность для объяснения и понимания связей между поведением отдельных индивидуумов и явлениями, которые происходят на макро уровне. Язык NetLogo достаточно прост и ученики и учителя могут создавать в этой среде свои собственные авторские модели. В то же время это достаточно мощный язык и среда для проведения исследований на ряду с такими средствами как Swarm, Repast, MASON. Блогодаря мощным вычислительным средствам и относительной простоте синтаксиса NetLogo, на его основе в последние годы было построено множество исследовательских моделей, которые использовались и обсуждались в книгах по многоагентному моделирования [Vidal J. 2007] и моделированию в социологии [Gilbert N., Troitzsch K. 2005]. В российском образовании среда NetLogo использовалась для демонстрации сетевых феноменов и для моделирования социальных феноменов в учебных курсах по менеджменту [Патаракин Е.Д. 2005], [Патаракин Е.Д., Ярмахов Б.Б. 2006].

К настоящему времени на сайте проекта http://ccl.northwestern.edu/netlogo/ доступна четвертая версия NetLogo, распространяемая свободно и действующая на различных платформах. Важной особенностью четвертой версии языка NetLogo является появление нового типа агентов. К черепашкам (turtles) и пятнышкам (patches) добавились связи (links). Агенты нового типа открывают новые возможности для моделирования сетевых отношений. Связь в NetLogo это - агент связывающий 2 черепашки или 2 узла. Связь создается командой обращенной к черепашке. Например:

ask turtle 1 [create-link-with turtle 0]

Связи в NetLogo бывают двух типов - направленные и ненаправленные. Ненаправленные связи создаются командой create-link-with

Направленные связи создаются командами:

• create-link-from
• create-link-to

Появление нового типа агентов позволяет рассматривать новые феномены и создавать новые модели, в которых большое значение играют связи между узлами сети.

В качестве примера многоагентной сетевой модели, созданной с использованием связей NetLogo мы предлагаем модель организационных отношений, позволяющую выстраивать и анализировать разнообразные сценарии взаимодействия организаций с различными особенностями - стилями лидерства, характерами подчинений и связей, стратегиями и культурами.

Исходной посылкой данной модели является положение известного немецкого социолога М.Вебера (1864 - 1920) о существовании качества, благодаря которыми одни люди приобретают способность управлять другими людьми. "Харизмой" следует называть качество личности, признаваемое необычайным, благодаря которому она оценивается как одаренная сверхъестественными, сверхчеловеческими или, по меньшей мере, специфически особыми силами и свойствами, не доступными другим людям" [Вебер М., 1988]. Несмотря на то, что концепция харизмы носит несколько упрощенный характер, она с успехом может быть использована при моделировании управленческих и организационных процессов. В рамках данной модели под харизмой мы будем понимать способность лидера подчинять себе не принадлежащих ни к какой организации агентов, а также перетягивать в свою организацию агентов других организаций.

При создании каждый лидер-харизматик получает следующие свойства:

• vision - радиус зоны влияния, в которой он действует на других агентов
• phil - обозначает номер харизматика. В начале создаются лидеры. Каждый лидер получает свой номер. Когда лидер привлекает к себе нового участника, то он передает ему этот номер
• charisma - харизматичность как способность привлекать на свою сторону. Попавший под влияние лидера агент, образуют с лидером направленную связь - (create-link-to), начинает двигаться в одном направлении с лидером и перенимает часть его харизматичности. set charisma ([charisma] of myself) / ([divider] of myself)
• divider - степень падения харизматичности у новых членов клана
• affinity - сколько новых адептов может зацепить харизматик - свойство идеи
• hcolor - цвет клана
• ch-speed ; скорость перемещения

Одиночки при создании получают только свойство tolerance - устойчивость к воздействию харизматиков. tolerance варьирует в популяции одиночек в интервале от 0 до значения рыжажка tlr.

Харизматичный лидер в зоне своего влияния воздействует на агентов одиночек. Если харизма лидера выше устойчивости одиночки, то одиночка присоединяется к лидеру и образует с ним связь.

Если в системе допустима борьба за уже присоединившихся к лидерам агентов, то на лидеры оказывают влияние не только на одиночек, но и на членов других групп. Переход членов групп в другую группу под воздействием другого лидера описывается следующим правилом: Если сила воздействия чужого лидера в два раза превосходит силу воздействия лидера, который привлек меня в группу, то я перехожу в другую группу.

if ([charisma] of my_boss) < ([charisma] of myself ) / 2

При помощи модели "Лидерство" мы построить и испытать различные модели формирования "организации" вокруг харизматического лидера. Модель "Лидерство" позволяет воспроизвести различные типы организационных отношений [Камерон К., Куинн Р., 2001] и связанные с ними организационные ситуации.

В модели "Лидерство" мы можем создать условия для формирования организаций четырех типов.

• Рыночная (авторитарная) культура задается в модели сильным падением харизматичности от лидера его последователям. Согласно концепции Вебера, харизматичность лидера в данной культуре максимальна. Лидер обладает максимальной полнотой власти и избегает делегировать ее подчиненным, решая все вопросы сам. В результате подавляющее количество подчиненных оказываются "завязаны" непосредственно на него и лишь несколько из них способно образовывать собственные подчинения. В реальных организациях это зачастую ведет к отсутствию управленческого опыта у подчиненных. При устранении лидера такой организации (например, его уходе на пенсию) велика вероятность ее распада из за отсутствия собственных связей между членами организации
• Клановая культура задается в модели "Лидерство" слабым падением харизматичности при передаче свойств от лидера его последователям. В этой культуре способность членов организации образовывать связи близка этой способности у лидера и каждый из них, включая самых отдаленных от него, могут образовывать связи примерно такой же силы, как и он сам. Некоторые из номинально подчиненных членов могут иметь такое же количество связей, что и сам лидер. Таким образом, лидерство здесь носит скорее символический характер. Организация представляет собой клан - организацию равноправных членов, как правило существующую в ситуации враждебного окружения и потому постоянно готовых к действию. Устранение лидера в такой организации никогда не ведет к распаду организации. Его место занимает один из ближайших к нему или, что более вероятно, наиболее властных (имеющих большее количество связей и подчинений) членов организации
• Иерархическая культура задается в модели "Лидерство" сохранением постоянного (хотя и не такого высокого, как в рыночной модели) уровня харизматичности на всех уровнях организации. В такой организации лидер выглядит так же, как и другие члены организации - он обезличен. Номинально он находится в центре организации, фактически есть члены с большим количеством связей, чем у него. Иерархия в отдельных случаях доходит до 15-й степени. Смена лидера в такой модели происходит достаточно безболезненно - ведь важна не его личность, а бесперебойность функционирования системы - то есть, чтобы полнота полномочий доходила до самых удаленных членов иерархии
• Адхократическая культура задается в модели "Лидерство" минимальной харизмой лидера в сочетании с его максимальной готовностью делиться властными полномочиями с другими членами команды (дистанция власти = 1).

Модель позволяет воссоздавать ситуацию столкновения двух культур и борьбы между ними за "человеческий ресурс" - то есть присоединение максимально большого количества членов. Модель "Лидерство" использовалась нами в процессе преподавания курса "Менеджмент" в Нижегородском государственном университете. Использование модели позволило более наглядно продемонстрировать студентам связь между концепцией властных отношений М.Вебера и теорией организационных культур К.Камерона и Р.Куинна. Кроме того мы использовали эту модель в курсе "Аудиовизуальные средства в организации встреч и презентаций" и в ходе семинарских занятий медиалаборатории Нижегородского государственного педагогического университета для обсуждения новых выразительных возможностей, которые открываются в среде NetLogo с появлением нового типа агентвов-связей. В ходе занятий были намечены пути усовершенствования и развития модели:

• Моделирование различных типов поведения групп и сообществ в ситуации потери лидеров (переход в другие группы, формирование микрогрупп, возникновение одиночек)
• Использование в формировании и существовании групп других факторов кроме воздействия лидеров (влияние ресурсов, формирование горизонтальных связей между членами группы)
• Создание на базе модели "Лидерство" историй, которые были бы описывали события, происходившие в определенных географических точках. Использование GIS расширений NetLogo для создания моделей батальных сцен на местности
• Перенос модели "Лидерство" в трехмерную среду StarLogoTNG

Использование многоагентной среды открывает перед преподавателями и студентами гуманитарных специальностей новые возможности для коммуникации. В этой среде участники учебного процесса не просто описывают события, но стремятся понять и смоделировать закономерности, лежащие в основе этих событий. Меняется язык, на котором происходит взаимодействие группы. От терминов описания преподаватель переходит к моделированию, а учащиеся от запоминания и повторения фактов переходят к самостоятельным экспериментам с многоагентными моделями.

Литература

1. [Gilbert N., Troitzsch K. 2005] Simulation for the social scientist. McGraw-Hill International, 2005, ISBN 0335216005, 9780335216000, pp. 295
2. [Камерон К., Куинн Р., 2001] Диагностика и изменение организационной культуры. СПб.: Питер, 2001
3. [Papert S. 1980] Mindstorms: Children, Computers, and Powerful Ideas, 1980, ISBN 0-465-04674-6
4. [Resnick, M. 1994] Turtles, Termites, and Traffic Jams: Explorations in Massively Parallel Microworlds. Cambridge, MA: MIT Press.
5. [Патаракин Е.Д. 2005] Стайные сетевые взаимодействия, Educational Technology & Society, ISSN 1436-4522, 278 - 288 http://ifets.ieee.org/russian/depository/v8_i2/html/6.html
6. [Патаракин Е.Д., Ярмахов Б.Б. 2006] NetLogo в моделировании социальных феноменов и на занятиях по менеджменту // Конференция «Свободное программное обеспечение в высшей школе», Переславль-Залесский, 28–29 января 2006 года, стр. 36 – 38 http://heap.altlinux.org/pereslavl2006/patarakin/abstract.html
7. [Вебер М., 1988] Харизматическое господство. http://www.gumer.info/bibliotek_Buks/Sociolog/Article/Veb_HarGosp.php
8. [Vidal J. 2007] Fundamentals of Multiagent Systems With NetLogo Examples. 2007, http://www.scribd.com/doc/2094479/Fundamentals-of-Multiagent-Systems