Module 2.4 Modélisation orientée-individu et multi-agent

Activité 4 : Modèle NetLogo Coopération »

fig_activite4
Vaches dans un champ.
Source : Fir0002. Cows in green field, nullamunjie olive grove03.jpg. flagstaffotos .com.au. License GFDL. https://en.wikipedia.org/wiki/File:Cows_in_green_field_-_nullamunjie_olive_grove03.jpg

Le modèle « Coopération » représente une population de vaches se nourrissant d’herbe sur un territoire de taille fixe. Les vaches sont ainsi en compétition pour une ressource limitée. Les vaches qui parviennent mieux à se nourrir se reproduisent davantage et assurent la survie de leur descendance dans cet environnement compétitif.

Ce modèle comprend deux types de vaches, avares et altruistes, qui exploitent la ressource selon des stratégies différentes. Ce modèle permet ainsi d’explorer l’évolution temporelle des deux stratégies en compétition l’une avec l’autre dans la population de vaches.

À chaque itération du modèle, chaque vache se déplace dans le territoire, mange une unité d’herbe dans la parcelle où elle se situe, et se reproduit. Les vaches avares mangent l’herbe sans égard à sa hauteur. D’un autre côté, les vaches altruistes mangent seulement l’herbe dont la hauteur est supérieure à un seuil prédéfini. Ce seuil de hauteur détermine le taux de croissance de l’herbe. En deçà du seuil, le taux de croissance de l’herbe est beaucoup plus faible.

Ainsi, les vaches altruistes réduisent leur consommation personnelle et permettent à la population globale du territoire de se nourrir. Par ailleurs, cette stratégie a pour conséquence une diminution de la reproduction des vaches altruistes. Les vaches avares, quant à elles, mangent l’herbe peu importe sa hauteur. Cette stratégie promeut la reproduction immédiate des vaches avares, mais réduit la capacité de régénération de la ressource et, par le fait même, la reproduction future de la population globale.

Consignes

Suivez les consignes suivantes et répondez aux questions 1 à 4. Si vous voulez des indications sur les réponses, vous pouvez contacter votre chargé d’encadrement.

  • Ouvrez le logiciel NetLogo.
  • Ouvrez le modèle « Coopération » offert dans la bibliothèque de modèles : menu File > Models Library > Sample Models > Social Science > Cooperation >; puis appuyez sur Open.
  • Choisissez d’abord l’onglet Info et lisez les sections « What is it? », « How it works? », « How to use it? ».
  • Revenez à l’onglet Interface. Il y a six curseurs associés à des paramètres de base du modèle (coin supérieur gauche) et cinq curseurs associés à des paramètres avancés (coin inférieur droit). Les paramètres de base sont :
    • initial-cows : nombre initial de vaches.
    • cooperative-probability : probabilité qu’une vache soit de type altruiste.
    • stride-length : distance sur laquelle les vaches se déplacent à chaque itération.
    • metabolism : valeur de l’énergie perdue par une vache à chaque itération. Lorsque l’énergie d’une vache tombe sous la valeur 0, celle-ci meurt. Initialement l’énergie totale d’une vache est fixée à 50. Ceci implique qu’une vache peut survivre pendant 50/metabolism itérations sans se nourrir avant de mourir.
    • reproduction-threshold : seuil énergétique à partir duquel une vache se reproduit. Tant qu’une vache n’a pas accumulé suffisamment d’énergie en se nourrissant, elle ne peut pas se produire.
    • reproduction-cost : valeur de l’énergie perdue par une vache chaque fois qu’elle se reproduit.

    Les paramètres avancés sont :

    • grass-energy : valeur de l’énergie conférée à une vache par unité d’herbe dont elle se nourrit.
    • low-high-threshold : seuil de hauteur de l’herbe. Si la hauteur de l’herbe dans une parcelle est inférieure à ce seuil, sa probabilité de croissance est donnée par low-growth-chance. Si la hauteur de l’herbe est supérieure à ce seuil, sa probabilité de croissance est donnée par high-growth-chance.
    • low-growth-chance : probabilité de croissance de l’herbe (en pourcentage) lorsque sa hauteur est inférieure à low-high-threshold.
    • high-growth-chance : probabilité de croissance de l’herbe (en pourcentage) lorsque sa hauteur est supérieure à low-high-threshold.
    • max-grass-height : hauteur maximale pouvant atteindre l’herbe.
  • Laissez les curseurs en place aux valeurs par défaut. Appuyez d’abord sur set-up puis sur go. Laissez la simulation évoluer jusqu’à ce que les populations atteignent un état stationnaire. Un état est stationnaire lorsqu’il ne change pas de façon significative entre deux itérations.

    Question 1

    1. Qu’observez-vous?
    2. Quelle population croît initialement?
    3. Quelle population s’éteint?
  • Diminuez la distance de déplacement des vaches en réduisant la valeur de stride-length.

    Question 2

    1. Quel est l’effet sur les populations de vaches avares et altruistes?
    2. Expliquez pourquoi la stratégie altruiste est avantageuse dans cette situation?
  • Variez les valeurs de low-growth-chance et de high-growth-chance.

    Question 3

    1. Quel est l’effet sur les populations de vaches d’augmenter low-growth-rate à la même valeur que high-growth-chance? Pourquoi?
    2. Quel est l’effet sur les populations de vaches de diminuer high-growth-rate à la même valeur que low-growth-chance? Pourquoi?
  • Diminuez la valeur de grass-energy.

    Question 4

    1. Quel est l’effet sur les populations de vaches?
    2. Quelle conséquence environnementale peut-on déduire de ce scénario?

Réponses

Les réponses aux questions 1 à 4 se trouvent ici

Références

Wilensky, U. (1997). NetLogo cooperation model. Evanston, IL:  Center for Connected Learning and Computer-Based Modeling, Northwestern Institute on Complex Systems, Northwestern University. Repéré à https://ccl.northwestern.edu/netlogo/models/Cooperation

Wilensky, U. (1999). NetLogo. Evaston, IL:  Center for Connected Learning and Computer-Based Modeling, Northwestern Institute on Complex Systems, Northwestern University. Repéré à https://ccl.northwestern.edu/netlogo/