Module 2.4 Modélisation orientée-individu et multi-agent

Activité 2 Le modèle NetLogo « Termites »

Nid de termites en Colombie-Britannique.
Source : David Ingram (2009). Termite Nest. Zootermopsis sp. https://islandnature.ca/2009/10/termites/

Le modèle « Termites » cherche à représenter le comportement collectif de termites à la recherche de copeaux de bois sur un territoire. Les copeaux de bois sont distribués aléatoirement dans l’espace. Les termites obéissent à trois règles simples :

• Chaque termite se déplace aléatoirement sur le territoire (il ne sait pas où sont les copeaux!).
• S’il entre en contact avec un copeau de bois, il le soulève et continue sa trajectoire aléatoire.
• Lorsqu’il entre en contact avec un second copeau de bois, il dépose le copeau de bois dans un espace libre avoisinant.

En suivant ces règles, les termites créent des amas (piles) de copeaux de bois. Éventuellement, les termites parviendront à créer un seul amas contenant tous les copeaux de bois. Ce modèle démontre que l’émergence de structures collectives peut provenir du comportement indépendant et simple des individus formant un système. La formation d’une structure sophistiquée ne requiert pas nécessairement une stratégie centralisée basée sur des règles complexes.

Ce modèle peut être par le schéma ci-dessous:

Schéma conceptuel du modèle orienté-individu des termites.

Consignes

Suivez les consignes suivantes et répondez aux questions 1 et 2. Si vous voulez des indications sur les réponses, vous pouvez contacter votre chargé d’encadrement.

• Ouvrez le logiciel NetLogo.
• Ouvrez le modèle « Termites » offert dans la bibliothèque de modèles : menu File > Models Library > Sample Models > Biology > Termites >; puis appuyez sur Open.
• Choisissez d’abord l’onglet Info et lisez les sections « What is it? » et « How to use it? ».
• Revenez à l’onglet Interface.
  • Le modèle comprend deux paramètres : le nombre de termites et la densité de copeaux de bois (density of wood chips). La densité est la proportion de la surface qui est recouverte par des copeaux de bois. Les simulations peuvent être conduites pour différentes valeurs de ces paramètres en déplaçant les curseurs number (entre 0 et 2000) et density (entre 0 et 100 %).
• Laissez les curseurs en place aux valeurs par défaut  number = 400 et density = 20 %.
• Notez qu’il est possible de changer les dimensions du territoire en ajustant les flèches noires situées dans le coin supérieur gauche de la fenêtre noire.
• Appuyez sur le bouton setup. Cette action génère les conditions initiales du système en plaçant les termites et les copeaux de bois sur le territoire pour les valeurs de paramètres choisies à l’étape précédente. Les termites sont blancs et les copeaux de bois sont jaunes.
• Appuyez sur le bouton go. Lorsqu’un termite transporte un copeau de bois, sa couleur devient orange.
• Observez le déroulement de la simulation.

  Question 1

  Pourquoi le nombre d’amas décroît-il avec le temps?

  • Les amas de copeaux ne sont pas « protégés ». Les termites transportent les copeaux sans égard à leur appartenance à un amas existant. Ainsi, les amas peuvent disparaître. Puisque les termites déposent toujours leur copeau de bois dans le voisinage immédiat d’un autre copeau, il est impossible de créer de nouveaux amas sans la présence initiale d’un copeau.
• Notez que vous pouvez déplacer le curseur normal speed pour accélérer la vitesse d’exécution de la simulation.
• Vous pouvez aussi appuyer sur le bouton 3D dans le coin supérieur droit de la fenêtre noire. Bien qu’il n’existe pas de perspective 3D pour cette simulation, vous pouvez utiliser le zoom pour observer le comportement des termites de plus près.

• Modifiez maintenant les valeurs de number et de density et observez les changements dans le déroulement de la simulation.

  Question 2

  1. Observez-vous des changements avec une seule termite?
  2. Qu’en est-il lorsqu’il y a 2000 termites?
  3. Peut-on toujours former un seul amas avec une densité faible de copeaux de bois?
  4. Qu’en est-il pour une densité forte?
  5. Lorsqu’il ne reste que deux seuls amas, lequel a les meilleures chances de devenir l’amas final?

Références

Wilensky, U. (1997). NetLogo termites 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/Termites

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/