Le simulazioni ad agenti:
una ministoria, e un po’ di metodologia
economia computazionale, lezione 3
roberto leombruni
torino, 05 05 05
menù della lezione
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ministoria delle simulazioni
la metodologia delle
simulazioni in 4 portate
le 4 congetture
homo analyticus vs. homo ACE
leggi e spiegazione causale
simulazioni e spiegazione causale
dessert
le buone prassi
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homo analyticus vs. homo ACE
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simulazioni e spiegazione causale
dessert
le buone prassi
ministoria delle simulazioni ad agenti
...se fosse una ministoria della rivoluzione industriale:
1. il vapore e il treno
2. l’organizzazione di fabbrica
3. i bambini nelle miniere di carbone
ministoria delle simulazioni ad agenti
1. la programmazione ad oggetti
2. i personal computer oltre la soglia dei megahertz
3. swarm, la “fabbrica” delle simulazioni
ministoria delle simulazioni ad agenti
1. la programmazione ad oggetti
2. i personal computer oltre la soglia dei megahertz
3. swarm, la “fabbrica” delle simulazioni
ministoria delle simulazioni ad agenti
... la programmazione ad oggetti ...
programmazione procedurale
Start
programmazione ad oggetti
sceltesalva
familiari
istruzione
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...
titolo
Nome
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struttura
Tipo familiare
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...
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istruzione
istruzione
scelte scolastiche
...
istruzione
Stop
annulla
offerta
di lavoro
ministoria delle simulazioni ad agenti
... la “fabbrica” di swarm ...
Obiettivo degli ideatori di swarm: Evitare che il ricercatore
debba affrontare tutte le questioni informatiche coinvolte nella
costruzione di sistemi artificiali simulati.
Che cos’è swarm: È un pacchetto software per simulare sistemi
complessi. Permette di costruire e osservare il funzionamento di
“mondi simulati”, popolati da agenti dotati di caratteristiche e
regole proprie che interagiscono tra loro.
Cosa include swarm:
 un “motore” (il kernel) in grado di far girare le simulazioni
 una libreria di tools utili per l’implementazione di simulazioni
 una libreria di simulazioni di esempio
metodologia delle simulazioni
intro: le quattro congetture
Sinonimo di filosofia della scienza, dal greco
mèthodos, ciò che sta “al di sopra” della strada.
Guardiamo le simulazioni dall’alto: sono una delle
possibili strade che un ricercatore può percorrere per
“produrre” conoscenza scientifica?
metodologia delle simulazioni
intro: le quattro congetture
1 (la congettura iper-scettica) qualunque risultato interessante
può essere stabilito con le tecniche usuali: Non abbiamo
bisogno delle simulazioni.
2 (l’ipotesi della matita) sono uno strumento simpatico ma
utile al più nel buttare giù gli appunti.
3 (l’ipotesi del consulente) sono uno strumento raffinato che
aiuta lo studioso in momenti importanti della sua ricerca.
4 (quella giusta) offrono una metodologia altrettanto
solida e logicamente fondata che i principali “competitori”.
metodologia delle simulazioni
intro: le quattro congetture
Tesi Le simulazioni offrono una metodologia altrettanto
solida e logicamente fondata che i principali “competitori”.
1 Il punto di partenza: I risultati delle simulazioni non sono altrettanto
generali quanto quelli di un teorema
2 Ma il “contributo” di conoscenza portato da un teorema sta nelle
relazioni causali che definisce.
3 Dimostrare un teorema è un modo efficace di stabilire un nesso
causale, ma non è l’unico. La replicabilità delle simulazioni fornisce lo
stesso risultato.
metodologia delle simulazioni
homo analyticus vs homo ACE
y = f(x)!!
La mattina, scrive con delle formule
matematiche tutte le ipotesi di un
nuovo modello
La mattina (verso mezzogiorno) gli
viene in mente un mega modello in cui
si simulano tutto e tutti
Passa il pomeriggio a fare derivate,
integrali e a sostituire variabili
Passa il pomeriggio a scrivere pagine e
pagine di codice, e a fare debugging
La sera, stanco ma soddisfatto, pubblica
un nuovo teorema
Passa la sera e tutta la notte a guardare
grafici colorati sul monitor del computer
metodologia delle simulazioni
homo analyticus vs homo ACE
Perché ci piacciono i teoremi
Cosa abbiamo con le simulazioni
Perché sono chiari...
PY = vM
...e ci forniscono spiegazioni
scientifiche chiare e rigorose
Legge:
Condizioni iniziali:
M > Y  P > 0
M > Y
Explanandum:
P > 0
pagine e pagine di codice
pagine e pagine di risultati
metodologia delle simulazioni
leggi e spiegazione causale
Spiegazione nomologico-deduttiva:
Dato un explanandum E, trovare una
legge L e delle condizioni iniziali C
tali che L  C  E
(Hempel and Oppenheim, 1948)
Una “spiegazione” del calo delle nascite
E: Nell’anno t i nati sono N(t)
L: N(t) = ARIMA(p, d, q)
C: N(t-1), N(t-2), ..., N(t-p)
L’ombra dell’albero
E: l’ombra è lunga l
L: l = h / tan()
C: l’elevazione del sole è ,
l’altezza dell’albero è h
L’albero dell’ombra
E: l’albero è alto h
L: h = l tan()
C: l’elevazione del sole è ,
la lunghezza dell’ombra è l
metodologia delle simulazioni
leggi e spiegazione causale
Se una teoria ha successo non è in virtù del fatto che è stato
scritto sotto forma di formule e teoremi, ma perché ha
evidenziato ed esplorato un nesso causale interessante.
Le formule e i teoremi sono l’unico modo per evidenziare ed
esplorare nessi causali?
metodologia delle simulazioni
simulazioni e spiegazione causale
Le simulazioni ad agenti sono un metodo valido per stabilire
nessi causali?
Per rispondere, abbiamo bisogno di una definizione di “causa”
Definizione “forte”: si dice che
C causa E se C è condizione
necessaria e sufficiente perché
si verifichi E
metodologia delle simulazioni
simulazioni e spiegazione causale
Le simulazioni ad agenti sono un metodo valido per stabilire
nessi causali?
Per rispondere, abbiamo bisogno di una definizione di “causa”
Definizione “forte”: si dice che
C causa E se C è condizione
necessaria e sufficiente perché
si verifichi E
... esistono definizioni
meno esigenti...
Spiegazione causale:
Dato un explanandum E, si dice che C
causa E se C è una condizione in sé
non sufficiente, ma parte necessaria di
un gruppo di condizioni non necessarie
ma sufficienti perché si verivichi E. La
cosidetta condizione INUS.
(John L. Mackie, 1962)
metodologia delle simulazioni
simulazioni e spiegazione causale
L’esempio di Mackie.
Cosa vuol dire che un corto circuito ha causato un incendio:
I
N
U
s
Il corto circuito da solo non è sufficiente...
...ma è un elemento necessario ad un insieme di condizioni...
...che – ancorché non necessario – ...
...è sufficiente a causare l’incendio.
corto circuito
mobili vicino alla presa
...
clima caldo e secco
metodologia delle simulazioni
simulazioni e spiegazione causale
Il modello di segregazione di Schelling.
Tesi: Se osserviamo segregazione razziale nelle città, questo non
vuol dire automaticamente che le persone sono razziste.
razzismo
forte preferenza per non avere
vicini “diversi”
quando si cambia casa si valuta
chi saranno i nuovi vicini
prima o poi si cambia casa
segregazione
metodologia delle simulazioni
simulazioni e spiegazione causale
Il modello di segregazione di Schelling.
Tesi: Se osserviamo segregazione razziale nelle città, questo non
vuol dire automaticamente che le persone sono razziste.
“pigrizia”
leggera preferenza per non avere
vicini “diversi”
quando si cambia casa si valuta
chi saranno i nuovi vicini
prima o poi si cambia casa
segregazione
metodologia delle simulazioni
simulazioni e spiegazione causale
Il modello di asta con “ZI traders”, Gode e Sunder (1993).
Tesi: Il fatto che un mercato sia allocativamente efficiente non
vuol dire che gli individui siano razionali e ottimizzanti.
Concorrenza perfetta +
massimizzazione dell’utilità +
tatônnement walrasiano =
_________________________________
i mercati sono allocativamente efficienti
(la rendita effettiva del consumatore è
uguale alla rendita potenziale)
metodologia delle simulazioni
simulazioni e spiegazione causale
Il modello di asta con “ZI traders”, Gode e Sunder (1993).
Tesi: Il fatto che un mercato sia allocativamente efficiente non
vuol dire che gli individui siano razionali e ottimizzanti.
homo
economicus
compra e vende in base ad un
processo di ottimizzazione
la compra vendita avviene in
mercati strutturati
si compra e vende sotto un
vincolo di bilancio
efficienza
metodologia delle simulazioni
simulazioni e spiegazione causale
Il modello di asta con “ZI traders”, Gode e Sunder (1993).
Tesi: Il fatto che un mercato sia allocativamente efficiente non
vuol dire che gli individui siano razionali e ottimizzanti.
ZI trader
compra e vende in modo
del tutto casuale
la compra vendita avviene in
mercati strutturati
si compra e vende sotto un
vincolo di bilancio
efficienza
metodologia delle simulazioni
simulazioni e spiegazione causale
“Allocative efficiency of a double auction derives largely from
its structure, independent of traders’ motivation, intelligence, or
learning. Adam Smith’s invisible hand may be more powerful
than some may have thought; it can generate aggregate
rationality not only from individual rationality but also from
individual irrationality.”
Dhananjay K. Gode e Shyam Sunder, Allocative efficiency of
Markets with Zero-Intelligence Traders: Market as a Partial
Substitute for Individual Rationality, Journal of Political
Economy, 1993.
le buone prassi
E
...
IBE, Inference to the best explanation, McIlraith (1998)..
le buone prassi
E
...
le buone prassi
E
...
le buone prassi
Le buone prassi
1 Non reinventare la ruota:
1.1 Fondamento sulla letteratura
1.2 Utilizzo di codice o implementazioni già esistenti
2 La replicabilità è tutto
3 Analisi di sensitività dei risultati