Ferramenta para a modelagem de simulações baseadas em agentes usando linguagem específica de domínio

Abstract

A modelagem e simulação baseada em agentes, ou Agent-based Modeling and Simulation (ABMS), é uma abordagem para o desenvolvimento de sistemas compostos de agentes autônomos que interagem para simular sistemas complexos, nos quais o comportamento emergente é usualmente desconhecido. Um número crescente de modelos baseados em agentes surge com os avanços computacionais, em uma variedade de domínios de aplicação. Um exemplo são aplicações para observar o comportamento de um agente (pessoa, animal, inseto, etc.) após desastres naturais, para prever propagação de epidemias ou compreender fatores responsáveis pelo declínio de civilizações antigas. No entanto, o desenvolvimento destas aplicações ainda é muito custoso, visto que envolve especialistas no domínio em questão, em ABMS, e em programação. Assim, este trabalho apresenta ferramenta ABM Tool que permite a criação de modelos usando uma linguagem específica de domínio (DSL). Esta ferramenta, e sua DSL subjacente, abstraem detalhes de programação para dar suporte a ABMS, possibilitando ao usuário a criação de modelos de alto nível utilizando um editor gráfico. A ferramenta dispõe de uma paleta de elementos para criação do modelo de simulação, tais como entidade, atributos, parâmetros, unidades espaciais, entre outros. O foco da ferramenta é em particular ainda restrito ao ambiente simulado, mas serve de evidência dos benefícios do uso de DSL neste contexto. Em uma avaliação com usuários, a ferramenta se mostrou útil, fácil de usar e eficaz para construção de ABMS.

Agent-based modeling and simulation (ABMS) is an approach for the development of systems composed of autonomous agents that interact to simulate complex systems in which emerging behavior is usually unknown. There is an increasing number of agentbased models due to computational advancements in a variety of application domains. Examples are applications to observe the behavior of an agent (person, animal, insect, etc.) after natural disasters, to predict the spread of epidemics or to understand factors responsible for the declension of ancient civilizations. However, the development of these applications is requires significant effort, since it involves experts in the domain in question, in ABMS, and in programming. Thus, this work presents the ABM Tool, which allows the creation of models using a domain-specific language (DSL). This tool, and its underlying DSL, abstracts programming details to support ABMS, enabling the user to create high-level models using a graphical editor. The tool has a palette of elements to create the simulation model, such as entity, attributes, parameters, spatial units, among others. The focus of the tool, is in particular still restricted to the simulated environment, but serves as evidence of the benefits of using the DSL in this context. In an evaluation made with users, the tool has shown to be useful, easy to use and effective for building ABMS.