Прості як життя

Джошуа Епстейн створює на комп’ютері віртуальні світи , щоб моделювати поширення хвороб і поведінку людей в реальному житті

Незабаром після 11 вересня 2001 року в Міністерстві охорони здоров’я США стало рости занепокоєння у зв’язку з випадками зараження віспою. Зупинити епідемію дуже непросто. Зазвичай помирає близько 30% заразилися цим вірусом. Масова вакцинація – не саме бажане рішення . Вакцина проти віспи ефективна, але небезпечна: людини з ослабленим імунітетом вона може вбити , а страждають екземою , висипом вугрів та іншими захворюваннями шкіри – знівечити . Проводити точкову вакцинацію , коли прищеплюють тільки тих , хто мав контакт із зараженою людиною , надзвичайно складно , особливо у великих містах .

І тоді уряд звернувся до фахівця з комп’ютерних симуляторам з Інституту Брукінгса Джошуа Епстейна . Епідеміологи давно використовують складні рівняння при прогнозуванні того , як будуть поширюватися захворювання. Але у цих моделей є серйозний недолік: всі індивіди в них вважаються ідентичними , тоді як реальне поширення хвороби багато в чому залежить від унікальності кожного учасника ланцюжка заражених . 50 Моделі Епстейна працюють інакше . Разом з Доналдом Бурком , нині деканом Піттсбурзького інституту охорони здоров’я , він створив віртуальний світ , населений 800 унікальними « людьми». Кіберлюді ходили на роботу , відвозили дітей до школи і на всіх парах мчали до лікарні , підхопивши віспу від іншого « кіборга ». Випробувавши різні тактики і тисячі моделей епідемії , вчені прийшли до висновку , що найефективніший спосіб боротьби з віспою – превентивна вакцинація лікарняного персоналу , ізоляція хворих з підтвердити діагноз і щеплення від віспи членам їх сімей.

Епстейн – піонер комп’ютерного моделювання , в якому використовуються штучно створені світи , населені автономними віртуальними агентами . Агентів наділяють певними атрибутами – наприклад , зором , системою обміну речовин і тривалістю життя . Взаємодії агентів один з одним і з оточенням фіксуються . Отримані результати демонструють , що з простих вихідних даних виникають разюче складні процеси .

Філософію подібних комп’ютерних рольових ігор можна звести до фрази «Ти не зможеш пояснити те , що створено не тобою». Епстейн впевнений в тому , що складну проблему, що виникла в реальному світі , можна зрозуміти , тільки розклавши її на прості чинники , взаємодія яких і породило проблему. Виявивши фактори , можна вбудувати їх в комп’ютерну модель і експериментувати з ними скільки душі завгодно.

Перша віртуальна модель Епстейна , яку він створив разом з економістом Робертом Екстеллом з Університету Джорджа Мейсона , називалася «Цукровий світ ». Модель повинна була показати , як формуються реальні спільноти , розвиваючись від простого до складного. Крім агентів в симуляторі був передбачений і поновлюваний ресурс – « цукор» , який у різних концентраціях був розосереджений по різних точках віртуального ландшафту. У міру того як Епстейн і Екстелл доповнювали симулятор новими вступними – статевим розмноженням , спадковістю , битвами , торгівлею , – у віртуальному світі стало виникати все більше найрізноманітніших феноменів реального світу , в тому числі екологічні проблеми та нерівність у розподілі доходу .

Завантаживши в модель реалістичні дані , Епстейн і Екстелл створили правдоподібну картину розвитку цивілізації , яку вони назвали « протоісторія ». Сконструйований ними світ дуже схожий на історію племені анасазі – однієї з індіанських народностей , населяла територію Арізони протягом тисяч років , але таємничим чином зникла близько 1350 року.

« Кілька археологів висунули гіпотезу про те , що причиною загибелі анасазі стала війна. Інша група археологів вважала , що анасазі вимерли через якусь хворобу . Були й ті , хто вважав , що земля , на якій жили анасазі , більше не могла їх прогодувати , – розповідає Епстейн . – Ось ми й подумали : а що якщо перевірити ці гіпотези , створивши модель з агентами ? » У модель ввели всі наявні історичні відомості , і комп’ютер показав , що на території анасазі було достатньо ресурсів , які могли б підтримувати їх існування ще дуже довго. Анасазі зникли з якихось інших причин – швидше за все , через те , що їх чисельність скоротилася настільки , що стало неможливим підтримувати такі культурні інститути , як весільні обряди і релігійні церемонії. Розгадавши цю історичну головоломку , Епстейн створив нову наукову дисципліну – обчислювальну археологію .

Епстейн не перший , хто використовував у суспільних науках моделювання на основі агентів . Лаври першовідкривача належать нобелівському лауреату з економіки Томасу Шеллінг, який в 1969 році за допомогою одноцентових і п’ятицентові монет , поміщених на лист міліметрового паперу , продемонстрував , що навіть незначні переваги на користь сусідів «свого» кольору можуть призвести до тотальної сегрегації . Шеллінг був дуже вражений досягненнями Епстейна в моделюванні , який створив « Цукровий світ » ще до того , як познайомився з працями нобелівського лауреата . «Мені ніколи не спадало на думку , що за допомогою цього методу можна простежити « шлях » бактерії під час спалахів інфекційних захворювань » , – додає Шеллінг .

Життєвий шлях самого Епстейна навряд чи вдалося б змоделювати на комп’ютері. Уродженець Нью – Йорка , він наприкінці 1960- х кинув школу через захоплення музикою. Три роки навчався по класу фортепіано в Університеті Массачусетсу , після чого вступив до коледжу Амхерста , де зацікавився математикою . У Массачусетському технологічному інституті ( MIT) він захистив дисертацію з політології .

Cвою першу віртуальну модель Епстейн розробив в MIT , де за допомогою диференціальних рівнянь досліджував питання гонки озброєнь. В Інституті Санта -Фе він разом з біологами створював моделі , що імітують ріст лісів і коралових рифів.

Сьогодні основний предмет досліджень Епстейна – інфекційні захворювання. Найбільше його цікавить поведінкова епідеміологія . За словами Епстейна , більшість епідеміологічних моделей не беруть до уваги реакцію людини на захворювання : « Згідно з цими моделями в основі розвитку епідемії лежить взаємодія між людьми , яке триває навіть тоді , коли в цей процес втручаються хвороботворні мікроби , – говорить учений. – Насправді це , природно , не так. У місті , охопленому епідемією , люди перестануть спілкуватися з зараженими , заборонять дітям ходити до школи , поховаються по підвалах , просто втечуть , нарешті ».

Епстейн має на увазі інцидент, що мав місце 16 років тому в індійському Сураті . Тисячі людей почали залишати місто , рятуючись від легеневої чуми , хоча не було виявлено жодного випадку захворювання , підтвердженого за критеріями ВООЗ. Крім того, різні групи населення можуть зовсім по -різному ставитися до вакцинації. Наприклад , після того як восени 2001 року кілька офісів у Вашингтоні отримали листи , заражені спорами сибірської виразки , багато поштові службовці відмовилися приймати в профілактичних цілях антибіотик ципрофлоксацин , тоді як співробітники конгресу вистоювали по кілька годин у черзі , щоб отримати свою дозу ліків .

у липні Епстейн заснував при Університеті Джонса Хопкінса власний Центр передового моделювання в сферах соціології , поведінкової психології та охорони здоров’я. Вчений розраховує перетворити його на « Мекку для всіх , хто займається моделюванням для дослідження самих різних проблем – від пандемій грипу до насильства в суспільстві і фінансових паник ». «Ці моделі здатні зробити революцію в економіці , – говорить Епстейн . – Якщо існують віртуальні епідемії , чому не можуть існувати віртуальні економіки? » Його співавтор Екстелл теж з оптимізмом дивиться в майбутнє. « У 2050 -му , від сили в 2100 році , – пророкує він , – суспільними науками будуть займатися тільки таким методом» .

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить комментарий

Вы должны быть авторизованы, чтобы разместить комментарий.