Agent Based Modelling and Simulation - applicability within OR at FFI

Abstract

Innen militære anvendelser av operasjonsanalyse utgjør simuleringsmodeller en viktig del av verktøyene. Modellene er bygget for å øke innsikten i et spesifikt system. Systemet kan for eksempel være tapsberegninger i landoperasjoner eller teknisk tilgjengelighet av fly. Så langt har modellene hovedsakelig vært fokusert på de teknologiske sidene av problemstillingen. For tiden utgjør lavintensitets operasjoner en stadig større del av de militære operasjonene. I disse operasjonene er menneskelig beslutningsfatning og atferd mye viktigere enn i kald-krig scenariene. Målet med en operasjon nå er ofte å redusere spenningsnivået i en konflikt, mens tidligere var målsettingen fokusert mot tapspåføring. Dette betyr at den relative betydningen mellom teknologi og menneskelig atferd har endret seg mye når det gjelder hva som påvirker suksess i en militær operasjon. Agentbaserte modeller er en alternativ måte å beskrive militære operasjoner på. Fremdeles er det snakk om simuleringsmodeller, men agentbaserte modeller har typisk mer fokus på menneskelig beslutningsfatning, på bekostning av nøyaktige representasjoner av teknologien. En annen forskjell er nivå på input: Agent baserte modeller beskriver hver agent med input (dvs lavnivå), mens atferd på høyere nivå (gruppas totale atferd) er noe av det som kommer ut av modellen. Tradisjonelle modeller derimot har typisk ”scripted” forløp, som betyr at atferd og valg på det øverste nivået er gitt fra input. Så langt har ikke FFI anvendt agentbaserte modeller inne operasjons analyse. Like fullt anvender en del tilsvarende organisasjoner slike modeller, og denne rapporten beskriver et utvalg av disse anvendelsene. Trenden her er at de mest lovende anvendelsene er menneske fokusert, dvs at menneskelig beslutningsfatning og atferd er grundig representert.

Within the Military Operations Research community, simulation models constitute a crucial part of the analysis tool box. These models are built in order to enhance the understanding of a specific system. The system can for instance be attrition based land warfare or technical availability of aircrafts. So far these models have been concerned mainly on the technological part of the problems. Nowadays, low intensity operations constitute an increasing amount of the relevant military operations. Within these modern operations human decision-making and human behaviour comprise a much more important part compared to the cold-war scenarios. The objectives of a military operation nowadays are often about reducing the tension in a conflict, while the earlier objectives were concerned on attrition. This means that the relative importance between technology and human behaviour has changed a lot, in order to determine success or not in a military operation. Agent based models represent an alternative way to describe military operations. Still we talk about simulation models, but the agent based models typically put the human decision making in focus at the expense of high fidelity within technology representations. Another difference is the input level: Agent based models apply the input to describe each agent (i.e. low level), while the higher level behaviour constitutes the output from the model. On the other hand, traditional simulation models typically involve scripted behaviour which means that the top level behaviour is given by the input parameters. So far FFI has not applied agent based models within Operations Research. Nevertheless, a lot of similar organizations do, and this report describes a variety of their applications. The trend found within these applications tells that the most promising ongoing activities are focused on human centric applications, i.e. applications were human behaviour and human decision making are deliberately represented.