Αποκεντρωμένος Υπολογισμός & Μοντελοποίηση (CEID_NE589)

Κωνσταντινος Τσίχλας

Περιγραφή

Το μάθημα απευθύνεται σε όσους φοιτητές θέλουν να έρθουν σε επαφή με σύγχρονα θέματα που αφορούν τις θεωρητικές θεμελιώσεις του αποκεντρωμένου/κατανεμημένου υπολογισμού και μοντελοποίησης. Ο στόχος είναι οι φοιτητές να εξοικειωθούν με διάφορα αποκεντρωμένα μοντέλα και να περιγράψουν τα βασικά τους χαρακτηριστικά και ιδιότητες καθώς και πως τέτοια μοντέλα χρησιμοποιούνται με τη σειρά τους για να περιγράψουν πραγματικά φυσικά/τεχνητά συστήματα.  Επιπλέον, θα δοθεί ιδιαίτερη βαρύτητα από την πλευρά της μοντελοποίησης στην υλοποίηση τέτοιων μοντέλων σε NetLogo ώστε οι φοιτητές εκτός της θεωρητικής ανάλυσης να εκτιμήσουν ένα μοντέλο ενός συστήματος μέσω εκτεταμένου πειραματισμού.

Το μάθημα θα γίνεται κάθε Τρίτη 9-12 (1Φ+2Θ) στην αίθουσα Δ1 (νέο κτίριο). Επίσης κάθε Δευτέρα 18-20 θα γίνεται ένα εργαστήριο NETLOGO και θέματα μοντελοποίησης με πράκτορες (agent-based modeling) από τον κ. Θωμόπουλο εξ' αποστάσεως χρησιμοποιώντας το zoom από το link στο αριστερό μενού. Το εργαστήριο δεν είναι υπο

Περισσότερα  

Ενότητες

Θα δούμε κάπως πιο προχωρημένα θέματα κατανεμημένου υπολογισμού που θα περιλαμβάνουν (ενδεικτικά):

  1. Μοντέλα κατανεμημένου υπολογισμού (LOCAL, CONGEST)
  2. Κατανεμημένος Χρωματισμός Γραφημάτων
  3. Το πρόβλημα Maximal Independent Set (αλγόριθμος εμπνευσμένος από τη φύση)
  4. Κάτω Φράγματα
  5. Αυτο-Σταθεροποίηση  (Self-Stabilization)
  6. Πρωτόκολλα Πληθυσμών (Population Protocols)

Θα ασχοληθούμε περισσότερο με πρωτόκολλα που ο έλεγχος δεν είναι κεντρικοποιημένος. Σε αυτό το πλαίσιο τα θέματα με τα οποία θα ασχοληθούμε περιλαμβάνουν:

  1. Δυναμική Γνώμης - Opinion Dynamics (De Groot και HK μοντέλα)
  2. Κυψελωτά Αυτόματα - Κυψελωτά Δίκτυα
  3. Boolean Δίκτυα - Hopfield Δίκτυα
  4. Δυναμική Πληθυσμών (Predator-Prey Μοντέλα)
  5. Επιδημιολογικά Μοντέλα
  6. Σχηματισμός Διαδρομών μίας αποικίας μυρμηγκιών
  7. και άλλα...

Βασικές αρχές που αφορούν την μοντελοποίηση φυσικών/τεχνητών συστημάτων με πράκτορες. Θα χρησιμοποιηθεί η NETLOGO για την παρουσίαση των σχετικών θεμάτων που περιλαμβάνουν:

  1. Βασικά προγραμματιστικά εργαλεία της NETLOGO και απλά μοντέλα (π.χ., ant foraging model, Life, Heroes and Cowards, Simple Economy)
  2. Πιο προχωρημένα μοντέλα και βασικές έννοιες της μοντελοποίησης και προσομοίωσης με πράκτορες (Fire model, DLA model, Segregation model, El Farol model).
  3. Οι βασικές συνιστώσες ενός ABM: πράκτορες, περιβάλλοντα και αλληλεπιδράσεις. Το predator-prey μοντέλο.
  4. Ανάλυση ενός μοντέλου (επιδημιολογικά μοντέλα). Το εργαλείο BehaviorSpace για εκτέλεση πολλών πειραμάτων με στόχο την σωστή παραμετροποίηση του μοντέλου.
  5. Επαλήθευση, Επικύρωση και Αναπαραγωγισιμότητα ενός μοντέλου (μοντέλο ψηφοφορίας, μοντέλο δημιουργίας σμήνους - flocking)
  6. Προχωρημένα θέματα όπως: α) Αυτόματοποιημένη εξαγωγή κανόνων, β) Μηχανική μάθηση σε ABM, γ) Προχωρημένα υπολογιστικά εργαλεία της NETLOGO και δ), GIS (Geographical Information Systems) και SNA (Social Network Analysis) σε ABM

Ημερολόγιο