Modelling and simulation of complex systems is key to exploring and understanding social processes, benefiting from formal mechanisms to derive global-level properties from local-level interactions. In this paper we extend the body of knowledge on formal methods in complex systems by applying EB-DEVS, a novel formalism tailored for the modelling, simulation and live identification of emergent properties. We guide the reader through the implementation of different classical models for varied social systems to introduce good modelling practices and showcase the advantages and limitations of modelling emergence with EB-DEVS, in particular through its live emergence detection capability. This work provides case study-driven evidence for the neatness and compactness of the approach to modelling communication structures that can be explicit or implicit, static or dynamic, with or without multilevel interactions, and with weak or strong emergent behaviour. Throughout examples we show that EB-DEVS permits conceptualising the analysed societies by incorporating emergent behaviour when required, namely by integrating as a macro-level aggregate the Gini index in the Sugarscape model, Fads and Fashion in the Dissemination of Culture model, size-biased degree distribution in a Preferential Attachment model, happiness index in the Segregation model and quarantines in the SIR epidemic model. In each example we discuss the role of communication structures in the development of multilevel simulation models, and illustrate how micro-macro feedback loops enable the modelling of macro-level properties. Our results stress the relevance of multilevel features to support a robust approach in the modelling and simulation of complex systems.


翻译:建模和模拟复杂系统是探索和理解社会进程的关键,从正式机制中获益,从地方一级的互动中得出全球层面的特性。在本文件中,我们通过应用EB-DEVS,扩大复杂系统中正规方法知识体系的知识体系,EB-DEVS是一种新颖的形式主义,专门为建模、模拟和现场识别新兴特性而设计。我们指导读者,为不同的社会系统采用不同的经典模式,引入良好的建模做法,并展示与EB-DEVS建模模式形成模型的优势和局限性,特别是通过其实实在在的建模能力。这项工作提供了案例研究证据,说明在建模结构中建模结构的清晰或隐含、静态或动态,以及多层次的互动或没有多层次的互动,以及虚弱或强烈的出现行为。我们通过这些实例表明,EB-DEVS允许将所分析的社会概念化概念化,必要时纳入新兴行为,即将Gini指数作为宏观级集成集成的模型、Fads 和Fashionon 模拟方法的模拟模型传播、规模偏差度模型的分布和紧凑级通信结构,我们在Smissimal 模型的模型的模型中,我们在模型的每个模型的模型的模型的模型的模型化中如何解释中,并展示的模型的模型化的模型和模拟结构化。

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