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課程名稱 |
個人、行動與社會專題：ABM的應用
Seminar on Agent-based Modeling and its Application in Social Sciences |
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開課學期 |
102-1 |
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授課對象 |
社會科學院 國家發展研究所 |
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授課教師 |
鄧志松 |
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課號 |
NtlDev5310 |
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課程識別碼 |
341 U9260 |
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班次 |
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學分 |
2 |
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全/半年 |
半年 |
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必/選修 |
選修 |
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上課時間 |
星期三3,4(10:20~12:10) |
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上課地點 |
國發302 |
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備註 |
總人數上限：20人 |
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Ceiba 課程網頁 |
http://ceiba.ntu.edu.tw/1021ABM |
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課程簡介影片 |
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核心能力關聯 |
核心能力與課程規劃關聯圖 |
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課程大綱
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為確保您我的權利,請尊重智慧財產權及不得非法影印
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課程概述 |
本課程為兩學分的選修課，提供給對科際整合與程式寫作有興趣的學生。課程內容主要是介紹ABM (Agent-based Modeling) 在社會科學的應用，並以Netlogo語言撰寫程式，分析社會現象。本課程為導論性課程，修課同學毋須具備數學或程式寫作基礎，只要有興趣，老師會從基礎開始教起。修課同學一方面學習如何把社會科學的因果邏輯寫成程式語言，另一方面可以用一種嶄新的研究途徑，探討社會現象，擴大知識視野，落實科際整合精神。 |
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課程目標 |
ABM是有別於傳統演釋法、歸納法之外的第三條路。傳統社會科學量化研究以迴歸分析為主。先以演繹法建構理論、推導待驗證的命題，再用歸納法驗證經驗世界裡蒐集的數據。研究者藉迴歸方程式中自變數與依變數的關係，自變數代表原因，依變數代表結果，與理論對話，增進對社會現象的瞭解。研究過程中，假定自變數與依變數的關係是線性的、可以疊加，觀察對象彼此獨立，屬性決定最後的結果。部分學者不滿這些假定，開始關注一些稱為「複雜」(complexity) 的現象。起初它是從數學模型推導出來，慢慢地觸及其他自然與社會領域。學者們發現自變數與依變數的關係經常不是線性、也非恆定，個體屬性加總起來未必就是總體，總體經常有些性質是個體不存在的。
關心「複雜」(complexity)現象的學者，常用概念如Emergence (湧現)，現象的發生不是漸進的，而是一下子突然冒出來。Chaos (混沌) 它代表初期值 (參數) 的微小變化，最後卻造成巨大的結果差異。學者發現這些現象不只是學者的數學模型，在現實社會中也會存在。要研究complexity現象，傳統迴歸分析已無法處理，ABM電腦模擬成為重要的選項。
ABM從「個體」(agent)出發，這裡的個體可以是個人，也可以是組織、家庭、公司、國家、族群、都市等。社會系統是由一些相互影響 (互動) 的個體所組成，個體有自己的屬性與行為規則，與環境互動，與其他個體互動，最後形成社會秩序，這是一個複雜的動態過程。ABM在數學、物理學、生態學等自然學科應用極為廣泛，近年來在社會科學、政策研究也逐漸獲得重視，然而在國內社會科學界卻始終罕見，這可能有兩個原因。第一、直接處理人的行為準則本來就不容易，而停留在抽象的概念層次，又不足以吸引社會科學學者的關注；第二、ABM需要一些程式寫作的技巧，台灣社會科學界程式寫作能力普遍欠缺，除非跨領域合作，否則不容易。本課程擬填補這個空缺，系統地介紹ABM，以及它在社會科學上的可能應用。修課同學可瞭解社會中的complexity現象，學會程式寫作能力，並運用Netlogo程式語言分析它。
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課程要求 |
每週有個小作業，訓練同學邏輯分析，以及程式寫作能力。
期末完成一個小專案。具體內容、要求標準上課會解釋。
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預期每週課後學習時數 |
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Office Hours |
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指定閱讀 |
Steven F. Railsback & Volker Grimm (2011), Agent-Based and Individual-Based Modeling: A Practical Introduction, Princeton University Press.
William John Teahan (2010) Artificial Intelligence – Agents and Behaviour, Bookboon.com.
William John Teahan (2010) Artificial Intelligence – Agents and Environments, Bookboon.com.
William John Teahan (2010) Artificial Intelligence –Excercises I, Agents and Environments, Bookboon.com.
William John Teahan (2010) Artificial Intelligence –Excercises II, Agents and Behaviour, Bookboon.com.
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參考書目 |
Gibert, N. (2004) “Agent-based Social Simulation: Dealing with complexity,” http://cress.soc.surrey.ac.uk/web/resources/ABSS%20-%20dealing%20with%20complexity-1-1.pdf.
Netlogo user menu, http://ccl.northwestern.edu/netlogo/docs/.
Netlogo官方網站，http://ccl.northwestern.edu/netlogo/index.shtml.
Nigel Gilbert, Klaus G. Troitzsch (2005), Simulation for the Social Scientist. Open University Press.
Robert Axelrod and Leigh Tesfatsion (2013), On-Line Guide for Newcomers to Agent-Based Modeling in the Social Sciences, http://www2.econ.iastate.edu/tesfatsi/abmread.htm#ABMSocSci.
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評量方式
(僅供參考) |
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週次 |
日期 |
單元主題 |
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第1週 |
9/11 |
主題：課程介紹
課程介紹，課程要求，評分標準。
教材：
Vicsek, Tamas (2000) “Complexity: The Bigger Picture”, Nature, Vol. 418, July 11, p. 131.
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第2週 |
9/18 |
主題：基本概念一
1社會中的「複雜」(Complexity)現象，
2什麼叫complex? Chaos? Nonlinear? Emergence?
3傳統社會科學量化研究在處理complexity上的限制。
教材：
Tamas Vicsek (2000) “Complexity: The Bigger Picture”, Nature, Vol. 418, July 11, p. 131.
Melanie Mitchell (2013) Introduction to complexity, http://www.complexityexplorer.org/online-courses/1/intro_video.
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第3週 |
9/25 |
主題：基本概念二
1什麼叫做Agent-based？什麼叫模擬(simulation)？
2 ABM在社會科學上的可能應用。
3一個生態學的經典範例：狼與兔子。
教材：
Nigel Gilbert, Klaus G. Troitzsch (2005), Simulation for the Social Scientist. Open University Press. Ch.1.
Netlogo官方網站，http://ccl.northwestern.edu/netlogo/index.shtml.
William John Teahan (2010) Artificial Intelligence – Agents and Environments, Bookboon.com. ch.1.
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第4週 |
10/02 |
主題 ：Netlogo程式寫作一
1 Netlogo 程式的發展與應用。
2 Netlogo 程式的界面、結構與基本語法。
教材：
NetLogo Models Library, http://ccl.northwestern.edu/netlogo/models/index.cgi
Luis Izquierdo (2013) NetLogo 5.0 Quick Guide, http://luis.izqui.org/resources/NetLogo-5-0-QuickGuide.pdf.
Alan G. Isaac (2013) NetLogo Simulation: An Introduction, https://subversion.american.edu/aisaac/notes/netlogo-intro.xhtml.
Netlogo manual,
http://ccl.northwestern.edu/netlogo/4.0.4/docs/NetLogo_manual_chinese.pdf
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第5週 |
10/09 |
主題： Netlogo程式寫作二
行為者(agents)的意義，屬性(attributes)、數目、形狀、大小、顏色、出現、消失，屬性變化。
教材：
William John Teahan (2010) Artificial Intelligence – Agents and Environments, Bookboon.com. ch.2 Agents and Environments.
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第6週 |
10/16 |
主題： Netlogo程式寫作三
環境屬性設定，環境屬性的變化，行為者與環境的互動。
教材：
William John Teahan (2010) Artificial Intelligence – Agents and Environments, Bookboon.com. Ch.3 Frameworks for Agents and Environments.
William John Teahan (2010) Artificial Intelligence –Excercises I, Agents and Environments, Bookboon.com.Ch.3.
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第7週 |
10/23 |
主題： Netlogo程式寫作四
行為者移動、方向、速度、尋找、碰撞、閃避。
教材：
William John Teahan (2010) Artificial Intelligence – Agents and Environments, Bookboon.com. ch.3 Frameworks for Agents and Environments. Ch.4 Movement.
William John Teahan (2010) Artificial Intelligence –Excercises I, Agents and Environments, Bookboon.com.Ch.4.
William John Teahan (2010) Artificial Intelligence – Agents and Behaviour, Bookboon.com. ch.8 Search.
William John Teahan (2010) Artificial Intelligence –Excercises II, Agents and Behaviour, Bookboon.com.Ch.8.
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第8週 |
10/30 |
主題： Netlogo程式寫作五
行為者的認知與行為準則。
教材：
William John Teahan (2010) Artificial Intelligence – Agents and Environments, Bookboon.com. Ch.5 Embodiment.
William John Teahan (2010) Artificial Intelligence –Excercises I, Agents and Environments, Bookboon.com.Ch.5.
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第9週 |
11/06 |
主題： Netlogo程式寫作六
知識的表達，人工智慧，決策樹的應用。
教材：
William John Teahan (2010) Artificial Intelligence – Agents and Behaviour, Bookboon.com. ch.9 Knowledge.
William John Teahan (2010) Artificial Intelligence –Excercises II, Agents and Behaviour, Bookboon.com.Ch.9.
William John Teahan (2010) Artificial Intelligence – Agents and Behaviour, Bookboon.com. ch.10 Intelligence.
William John Teahan (2010) Artificial Intelligence –Excercises II, Agents and Behaviour, Bookboon.com.Ch.10.
教材：
William John Teahan (2010) Artificial Intelligence – Agents and Behaviour, Bookboon.com. ch.9 Knowledge.
William John |
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第10週 |
11/13 |
主題： Netlogo程式寫作七
行為者的訊息傳遞，社會網絡(social network)的應用，網絡中心性計算。
教材：
William John Teahan (2010) Artificial Intelligence – Agents and Behaviour, Bookboon.com. ch.7 Communication.
William John Teahan (2010) Artificial Intelligence –Excercises II, Agents and Behaviour, Bookboon.com.Ch.7.
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第11週 |
11/20 |
主題： Netlogo程式寫作八
結果視窗、統計圖表與基本統計量計算。
教材：
Netlogo user menu, http://ccl.northwestern.edu/netlogo/docs/.
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第12週 |
11/27 |
主題： Netlogo程式寫作九
Netlogo與GIS的結合，匯入shp檔，加入空間因素。
教材：
GIS Extension,
http://ccl.northwestern.edu/netlogo/docs/gis.html#gis:load-dataset
Alison J. Heppenstall, etc. ed.(2012) Agent-Based Models of Geographical Systems. Dordrecht Heidelberg London New York: Springer.
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第13週 |
12/04 |
主題： Netlogo程式寫作十
Netlogo與外部程式R及Matlab的結合。
教材：
Netlogo Extensions,
https://github.com/NetLogo/NetLogo/wiki/Extensions
Matlab extension for NetLogo,
https://github.com/mbi2gs/netlogo-matlab-extension/wiki.
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第14週 |
12/11 |
主題：專題討論，所得分配
教材：
NetLogo Models Library: Sample Models/Social Science, Wealth Distribution, http://ccl.northwestern.edu/netlogo/models/WealthDistribution
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第15週 |
12/18 |
主題：專題討論，合作與競爭
教材：
NetLogo Models Library: Sample Models/Social Science, Cooperation, http://ccl.northwestern.edu/netlogo/models/Cooperation
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第16週 |
12/25 |
主題：專題討論，投票行為
教材：
NetLogo Models Library: Sample Models/Social Science, Voting, http://ccl.northwestern.edu/netlogo/models/Voting
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