مدل‌سازی عامل‌بنیان (به انگلیسی: ingAgent-based model) (که با عنوان‌های دیگری مانند مدلسازی مبتنی بر عامل، چندعاملی (Multi agent) و عامل محور نیز شناخته می‌شود) و گاهی با عنوان شبیه‌سازی عامل بنیان (Agent-Based Simulation) نیز شناخته می‌شود، نوعی از مدل‌سازی محاسباتی (Computational modeling) است که امکان مدل‌سازی یک سیستم را از پایین به بالا (Bottom-up) میسر می‌سازد.

جهت مدل به این حقیقت اشاره دارد که مدل‌ساز ابتدا عناصر (عامل‌های) یک سیستم را شناسایی می‌کند، سپس رفتار آنها و نحوه تعاملات آنها را تعریف نموده و در آخر و با راه‌اندازی مدل مشاهده می‌کند که رفتار و تعاملات (اجزا در کنار) چه اتفاقاتی را در سطح کلان سیستم به وجود می‌آورند.

در واقع، مدل‌سازی عامل بنیان (ABM) نشان می‌دهد که چگونه قواعد رفتاری و گاه ساده عامل‌ها و تعاملات محلی میان آنها در سطح خرد می‌تواند الگوهای بسیار پیچیدهای را در سطح کلان ایجاد کند.

مدلسازی عامل بنیان

مدل سازی عامل بنیان (Agent-based modeling) یک روش مدلسازی است که برای مطالعه رفتار و تعاملات بین اشیاء فیزیکی و یا عامل‌های مجازی استفاده می‌شود. در این روش، هر عامل به صورت جداگانه مدل شده و با اعمال قوانین و رفتارهای خاص، تعاملاتش با دیگر عامل‌ها و محیط پیرامونش شبیه‌سازی می‌شود. این روش به علت توانایی نمایش تعاملات تک تک عوامل در یک سیستم پیچیده، به‌عنوان یک روش مفید و کارآمد در شبیه‌سازی سیستم‌های پیچیده شناخته شده است. به‌طور کلی، مدل سازی عامل بنیان در تحقیقاتی که در آن نظام‌های پیچیده و تعاملات چند عامله وجود دارند، به کار می‌رود.

مدل‌سازی عامل بنیان روش جدیدی است که با روش سیستم دینامیک و مدل‌سازی پیشامد گسسته مقایسه می‌شود. در واقع، مدل‌سازی عامل بنیان از زمانی (حدود 20 سال قبل) که مباحث شبیه‌سازی مطرح شد، طیف گسترده‌ای از مطالعات دانشگاهی را در بر گرفته است.

این روش به کمک موارد زیر راه‌اندازی شده است:

• تمایلی برای درک عمیق سیستم‌هایی که مدل‌های سنتی ارائه نمی‌کنند.
• پیشرفت در امکان ساخت تکنولوژی مدل‌سازی با علوم کامپیوتر مانند شیءگرایی، UML و نمودار وضعیت
• رشد سریع قدرت CPU و حافظه کامپیوترها. مدل‌های عامل بنیان نسبت به مدل‌های سیستم دینامیک و پیشامد گسسته، پر متقاضی‌تر هستند.

مدل‌سازی عامل بنیان روش دیگری را برای دیدگاه سیستمی به مدل‌ساز پیشنهاد می‌دهد.

• ممکن است شما ندانید یک سیستم چگونه رفتار می‌کند، اما قادر هستید تا متغیرهای کلیدی و وابسته آنها را مشخص کنید، یا جریان فرایندی را تشخیص دهید، اما شما ممکن است بینشی از چگونگی رفتار اجزای (objects) سیستم داشته باشید. در این مورد، شما می‌توانید با تعریف اجزا (عامل‌ها) و رفتار آنها، ساخت مدل تان را شروع کنید. سپس، شما می‌توانید عامل‌هایی که ساخته‌اید را به هم متصل کنید و به آنها اجازه دهید تا تعامل داشته باشند یا آنها را در محیطی که پویایی‌هایشان را دارند، قرار دهید. رفتار کلی سیستم، از رفتار همزمان تعداد زیادی (ده‌ها، صدها، هزاران، میلیون‌ها) عامل فردی (تکی) به دست می‌آید.

استاندارد مدلسازی عامل بنیان

زبان استانداردی برای مدل‌سازی عامل بنیان وجود ندارد و ساختار هر مدل عامل بنیان از ویرایشگرها و اسکریپت‌های گرافیکی به دست می‌آید. چندین راه برای تعریف رفتار یک عامل وجود دارد. عامل نوسانی، یک یادداشت وضعیت دارد و کنش‌ها و واکنش‌های مرتبط به آن وضعیت را ثبت می‌کند؛ سپس رفتار با چارت وضعیت در بهترین تعریف، ذخیره می‌شود. گاهی اوقات، رفتار در قواعدی تحت رویدادهای خاص، تعریف می‌شود.

در بیشتر اوقات، بهترین راه برای تعیین پویایی درونی عامل‌ها، استفاده از پویایی‌شناسی سیستم‌ها یا یک روش پیشامد گسسته؛ و سپس مکان یک دیاگرام جریان-انباشت یا یک فرایند فلوچارت درون یک عامل، است. به طور مشابه، پویایی‌های بیرونی عامل‌ها از محیطی که آنها قرار دارند، اغلب توسط مدل‌های سنتی، مدل شده‌اند. این دلیلی است که چرا بیشتر مدل‌های عامل بنیان، مدل‌های چند روشی هستند.

عامل‌ها در یک مدل عامل بنیان، می‌توانند به صورت چندین شکل نمایش داده شوند: خودروها، واحدهای تأسیساتی یا دستگاه، پروژه‌ها، محصولات، ایده‌ها، سازمان‌ها، سرمایه‌گذاری‌ها، بخشی از زمین، افراد در نقش‌های مختلف و غیره.

دانشمندان هنوز هم درباره اینکه چه ویژگی‌هایی از یک شیء، بایستی در یک عامل قرار گیرد، بحث می‌کنند: کیفیت‌های واکنشی و پسا-کنشی، آگاهی فضایی، توانایی یادگیری، توانایی اجتماعی، “درک” و غیره. با این حال، در مدل‌سازی عامل بنیان کاربردی، بایستی تمامی انواع عامل‌ها را پیدا کنید: برخی ارتباطاتی که سایرین در محیط ایزوله قرار گرفته‌اند، برخی موجودهایی که در یک فضا هستند در حالی که سایرین بدون یک فضا هستند و برخی یاد می‌گیرند و سازگار می‌شوند در حالی که سایرین هیچ تغییری در الگوی رفتاری‌شان ندارند.

در ادامه برخی حقایق مفیدی که به شما کمک می‌کند تا از مطالب گمراه‌کننده توسط ادبیات دانشگاهی یا نظریه‌های مختلف مدل‌سازی عامل بنیان، به دور باشید:

• عامل‌ها اتوماتای سلولی نیستند. عامل‌ها مجبور نیستند که در فضای گسسته زندگی کنند (مانند گراف در بازی زندگی (The Game of Life) و فضا بخشی از چندین مدل عامل بنیان نیست. زمانی که شما نیاز به نمایش فضا دارید، آن به صورت پیوسته است مانند نقشه تایپوگرافی یا نقشه کف ساختمان.
• عامل‌ها لزوماً افراد (انسان‌ها) نیستند. هر چیزی می‌تواند عامل باشد: خودرو، بخشی از دستگاه، پروژه، ایده، سازمان یا رویداد یک سرمایه‌گذاری. یک مدل واحد تبدیلی فولادی که هر ماشین به عنوان یک عامل مدل شده است و تعامل آنها، فولاد را درست می‌کند، یک مدل عامل بنیان است.
• یک شیء که اثرپذیر به نظر می‌رسد، می‌تواند یک عامل باشد. شما می‌توانید یک تک-بخش لوله در یک شبکه آب‌رسانی بزرگ را به عنوان عامل مدل کنید و سپس تعمیرات و جایگزینی را به زمان‌بندی، هزینه‌های رویدادهای شکست کار با آن، متصل کنید.

مدل‌های عامل بنیانی موجود هستند که در آن عامل‌ها تعاملی با هم ندارند. اقتصاد سلامت به عنوان یک مثال، از مصرف الکل، فرمان پذیری، و مدل‌های نارسایی مزمن که پویایی افراد فقط به پارامترهای فردی و گهگاه به محیط مرتبط هستند، استفاده کرده‌اند.