Simulation des dynamiques des populations

Simulation des dynamiques des populations (30h, 3ECTS) 

Option du Master Géographie

Responsable : V. Laperrière (MCF AMU, 19ème CNU)

 

Contenu

L'objectif de ce cours, qui mêle théorie et apprentissage concret d'une méthodologie de la géomatique, est de permettre à l'étudiant de saisir toutes les potentialités de la géosimulation pour l'appréhension d'un système géographique complexe. Après un rappel synthétique des théories des systèmes complexes, le module vise à initier les étudiants aux différentes approches de modélisation de dynamiques de populations en interaction avec leur environnement. On commence d'abord par aborder brièvement les modèles mathématiques fonctionnant à un niveau agrégé, qui permettent de simuler différents types de dynamiques d’une ou de plusieurs populations en interaction (comme le modèle proie/prédateur). L’essentiel du cours porte ensuite sur la modélisation individu-centrée de telles dynamiques, par les Systèmes Multi-Agents (SMA). Cette approche désagrégée de la dynamique d'un système permet de mieux prendre en compte la distribution spatiale des individus / acteurs qui composent la population et les interactions qu’ils exercent entre eux et avec leur environnement. La modélisation par les SMA a tout à fait sa place dans une démarche de recherche action devant aboutir à une prise de décision, via la modélisation participative (ou modélisation d'accompagnement).

 

Compétences

Apprendre à conceptualiser un modèle agrégé/individu-centré et à le présenter sous la forme de diagrammes (stock-flux pour le modèle agrégé, formalisme UML pour le modèle individu-centré) ; le développer sous la plate-forme Multi-Agents Netlogo : apprentissage des bases de la programmation orientée objet ; concevoir des analyses de sensibilité ; importer/exporter des variables d’entrée/sortie de la plate-forme de modélisation Netlogo depuis/vers d’autres logiciels (SIG, logiciel statistique). Découverte du module HubNet de Netlogo pour une modélisation participative.

 

Bibliographie

Amblard, F., Rouchier, J. et Bommel, P., 2006, « Evaluation et validation de modèles multi-agents » in Amblard, F. et Phan, D. (eds.), Modélisation et simulation multi-agents pour les Sciences de l’Homme et de la Société : applications pour les Sciences de l’Homme et de la Société, Hermès, pp.103-140.

Bonnefoy, J.L., Bousquet, F., Rouchier, J., 2001, “Modélisation d’une interaction individus, espace et société par les systèmes multi-agents : pâture en forêt virtuelle”, L’espace géographique n°1-2001, pp. 13-25.

Deffuant, G., Amblard, F., Duboz, R., Ramat, E., 2003, “Une démarche expérimentale pour la simulation individu-centrée”, in Le statut épistémologique de la simulation, Actes des 10èmes Journées de Rochebrune, éd. ENST Paris, pp. 45-64.

Edmonds, B., Meyer, R. (Eds.), 2013, Simulating Social Complexity: A Handbook Springer, Series: Understanding Complex Systems VII, 754 p.

Grimm, V. et al., 2006, “A standard protocol for describing individual-based and agent-based models”, Ecological Modelling, n° 198, pp. 115-126.

Heppenstall, A.J., Crooks, A.T., See, L.M.; Batty, M. (Eds.), 2012, Agent-Based Models of Geographical Systems, Springer, 759 p.

Laperrière, V., Badariotti, D., Banos, A., Müller, J.P., 2009, “Structural validation of an individual-based model for plague epidemics simulation”, Ecological Complexity, vol. 6 n°2, pp. 102-112.

Manson, S.M., 2001, “Simplifying complexity: a review of complexity theory”, Geoforum vol. 32 n°3, pp. 405-414.

O’Sullivan (D.), Perry (G. L. W.), 2013, Spatial Simulation: Exploring Pattern and Process, Wiley-Blackwell, 300 p.

Treuil, J.P. et al., 2001, Simulations multi-agents de dynamiques spatialisées, in Sanders (dir.), Modèles en analyse spatiale, Paris, Hermès, pp.219-252.

Evaluation : L’évaluation porte sur le rendu, sous la forme d’un dossier, d’un modèle (conceptuel ou implémenté) sur une thématique choisie par l'étudiant après concertation avec l’enseignant, qui peut être en lien avec le sujet de mémoire de Master 2.