Wiki NetLogoModel

Аннотация

Статья посвящена моделированию вики как экологической системы, в которой люди и программные агенты взаимодействуют в целях создания, связывания и улучшения текстов. В работе дается описание и обсуждение модели вики в мультиагентной среде NetLogo. Модель включает три типа агентов: пользователи, страницы и связи. Модель помогает выявлять последствия различных стратегий поведения участников экосистемы для развития всей экосистемы. Кроме того, модель позволяет наблюдать и анализировать связи, которые складываются между авторами и статьями.

Ключевые слова

Вики, цифровая экосистема, моделирование, NetLogo

Введение

Цифровая революция приводит к изменению во всех сферах деятельности человека. Одно из наиболее показательных изменений, которое мы наблюдаем на педагогическом ландшафте, состоит в том, что только люди (учителя, ученики, родители) участвуют в деятельности на этом поле. Все активнее себя проявляют программные цифровые агенты и устройства упрощенной расширенной реальности, которые входят в повседневную жизнь и меняют представления о том, что мы должны знать, уметь, помнить, а что можно передоверить и передать в исполнительные руки цифровых устройств. Все чаще мы думаем про окружающий мир как про цифровую экосистему, в которой знания создаются, обрабатываются, передаются и повторно используются агентами разной природы. Этим различным агентам нужно уметь договариваться между собой и им следует быть терпимыми друг другу. Людям свойственны терпимость у уважение к другим сущностям, наделенным поведением. Как показали работы Ривза и Насса(Nass C. 2004, ) люди воспринимают компьютеры и программы так, как будто те являются живыми существами, как будто те являются людьми. Это факт, который не зависит об образования и знаний. Даже люди, которые разрабатывают компьютерные программы, подсознательно считают их живыми. С другой стороны, как указал Ларри Уолл, лучшая стратегия для компьютерной программы тоже состоит в толерантности - "быть как можно точнее и строже в том, что эта программа передает другим, и быть как можно свободнее и либеральнее в том, что эта программа принимает от других". Понятие Цифровая экосистема близко к другому часто используемому в литературе термину - digital ecology, - по содержанию это не цифровая экология, а именно сложная система, которая включает в свой состав различные типы агентов. И агентом может быть человек, может быть робот, а может быть программа.

В условиях мобильного обучения и повсеместного присутствия цифровых устройств и агентов школа, как всякая современная обучающаяся организация, становится цифровой экосистемой. При анализе возможностей и жизнеспособности организации следует оценивать не компетенции отдельных участников, а совокупные компетенции всей системы. При этом в состав такой организации входят не только ее люди, но и инфраструктура - техника и сервисы, поддерживающие совместную деятельность. При анализе возможностей и жизнеспособности организации следует оценивать не компетенции отдельных участников, а совокупные компетенции всей системы. При этом в состав такой организации входят не только ее люди, но и инфраструктура - техника и сервисы, поддерживающие совместную деятельность.

Развитие цифровых экосистем предполагает формирование новых способов описания и анализа таких систем. Наиболее перспективным способом изучения и освоения таких цифровых экосистем представляется агентное моделирование.

Основания

• Ecological system of Wiki

Экосистема Вики

Вики – простая и радикальная модель коллективного гипертекста, когда возможность создания и редактирования любой записи предоставлена каждому из членов сетевого сообщества. Обычно вики рассматривают либо как энциклопедию, состоящую из множества взаимосвязанных статей, либо как сетевое сообщество, в котором взаимодействует множество агентов. В рамках данной работы мы бы хотели рассмотреть вики как экологическую систему. Выбор вики как среды для моделирования и изучения экологической системы определен свойствами этой среды и выращенной к настоящему времени сетью Летописи.ру, включающей тысячи объектов и агентов.

Что позволяет рассматривать вики как экосистему?

Экологическая система это — система, состоящая из сообщества живых организмов, среды их обитания — множество объектов, системы связей, осуществляющей обмен веществом и энергией между ними. Вики это — система, состоящая из сообщества человеческих и программных агентов, выполняющих определенные задачи и следующих определенным правилам, среды обитания — множества объектов (страниц, шаблонов, категорий), и системы связей между объектами и агентами. Существенная особенность вики — возможность для редактирования и повторного использования практически всех элементов среды. Механизм трансклюзии позволяет использовать вики как строительные блоки и выстраивать сложные цепи метаболизма.

Что дает образованию метафора вики как экологической системы?

Вики = экологическая система, которая состоит из сообщества агентов, объектов и связей между ними. Наиболее известные примеры вики систем являются коллекциями статей, которые создаются членами вики сообщества в соответствии с их интересами.

Пример такой коллекции описан Резником в статье Думать как дерево, когда он описывает деятельность сообщества Moose Crossing, созданное Эми Брукман - Коллекция проектов образцов внутри учебного сообщества постоянно видоизменяется. Эти изменения следуют интересам учеников вне всякого централизованного контроля. Видоизменения коллекции происходят так же, как это происходит в экологических системах, - коллекция адаптируется к смене интересов участников сообщества. Если члены сообщества выказывают повышенный интерес к проектам определенного типа, то и коллекция примеров приспосабливается к этим изменениям. То же самое происходит и в большинстве вики сообществ - система развивается и пополняется новыми статьями в соответствии с интересами участников.

Хотя вики изначально предполагает создание и видоизменение текстов, общие принципы вики системы можно распространить и на системы с другими типами объектов. Системы, в которых участники сообщества создают, видоизменяют, комментируют, оценивают и классифицируют объекты будет в дальнейшем тоже называть вики системами.

Вики может служить в качестве открытой модели для изучения экологических сообществ. На базе такой моделей ученики могут изучать механизмы отношений, лучше понимать основания социальных и биологических феноменов. Использование в качестве экспериментальной площадки проекта Летописи.ру – http://Letopisi.Ru открывает для исследований экосистему, в которой сотни активных участников создают, видоизменяют, перерабатывают и связывают тысячи страниц.

Анализ вики системы на основании открытых данных

С развитием сетевых и компьютерных технологий в нашем распоряжении появились дополнительные возможности для анализа и моделирования развития сообществ. Разнообразные статистические данные об активности посетителей сайта, на котором строится жизнь сетевого сообщества, могут быть получены благодаря возможностям Google Analytics. В вики данные о количестве авторов, страниц, статей, файлов и редактирований постоянно открыты для доступа. Для каждого автора можно проследить вклад, который он внес в развитие вики-сети - созданные статьи, загруженные файлы, редактирования статей. Для каждой статьи можно проследить полную историю ее создания, обсуждения и редактирования. Наблюдение и анализ развития цифровой экосистемы, какой является вики, возможен на базе открытых данных, которые можно получить в любой открытой вики-платформе. Современные исследователи не нуждаются в организации опросов и интервью с участниками, поскольку сами действия участников достаточно информативны и позволяют отслеживать и анализировать индивидуальную активность и социальные отношения внутри цифровой экосистемы. Каждый желающий может получить количественные еженедельные данные вики-системы и провести самостоятельный анализ этих данных.

Летописи как цифровая экосистема

Одним из российских примеров цифровой вики-системы может служить проект Летописи.ру

Организаторы проекта в качестве одной из наиболее насущных задач и необходимого условия устойчивого развития вики-системы видят переход от использования вики в качестве коллекции и хранилища разнообразных материалов к использованию вики как системы, которую можно наблюдать, исследовать и развивать. Шаги в этом направлении связаны с визуализацией отношений между участниками вики-системы, с разработкой специальных расширений, которые помогают пользователям видеть и ценить коллективную деятельность, с разработкой моделей, помогающих участникам наблюдать и обсуждать процессы происходящие внутри вики системы.

В настоящее время проект поддерживают более 20 администраторов из различных регионов России. Одним из побочных результатов успешного развития проекта Летописи можно считать создание десятков вики площадок на базе российских педагогических ВУЗов.

Актуальной задачей является разработка компьютерных моделей, которые позволяли бы обсуждать и прогнозировать особенности формирования сети вики- документов и социальных сетей вики-сообществ, помогали бы в обучении администраторов вики-площадок и организаторов вики проектов.

Возможности среды NetLogo для моделирования вики

Для моделирования отношений между авторами и статьями внутри вики системы мы использовали мультиагентные модели, созданные в среде NetLogo. Выбор определялся наглядностью и динамичным характером моделей.

Среда программирования NetLogo служит для моделирования ситуаций и феноменов, происходящих в природе и обществе. NetLogo удобно использовать для моделирования сложных, развивающихся во времени систем. Создатель модели может давать указания сотням и тысячам независимых "агентов" действующим параллельно. Это открывает возможность для объяснения и понимания связей между поведением отдельных индивидуумов и явлениями, которые происходят на макро уровне. Благодаря мощным вычислительным средствам и относительной простоте синтаксиса NetLogo, на его основе в последние годы было построено множество исследовательских моделей, которые использовались и обсуждались в книгах по многоагентному моделированию и моделированию в социологии.

В 2009 году в четвертой версии языка NetLogo появился новый тип агентов. К черепашкам (turtles) и пятнышкам (patches) добавились связи (links). Агенты нового типа открывают новые возможности для моделирования сетевых отношений. Связь в NetLogo это – агент связывающий две черепашки или два узла.

В российском образовании среда NetLogo использовалась для демонстрации сетевых феноменов и для моделирования социальных феноменов в учебных курсах по менеджменту. Возможности связей применялись при моделировании организационных отношений [].

Для моделирования отношений между авторами и статьями внутри вики системы мы использовали мультиагентные модели, созданные в среде NetLogo. Выбор определялся наглядностью и динамичным характером моделей.

Как устроена модель

Модель вики системы в среде NetLogo предполагает следующие простые правила:

• В системе существуют три типа агентов – участники, страницы и связи.
• Участники могут совершать действия над страницами
• Все действия участников и все операции над страницами сохраняются и используются для анализа динамики развития вики-системы

Свойства участников

Возраст и статус

1. Каждый участник обладает свойством age - возраст участника. При создании участник получает возраст 0. На каждом цикле возраст увеличивается на единицу.
2. Каждый участник обладает свойством retirement - значение, по достижению которого он перестает сотрудничать в системе. Когда age становится больше retirement участник прячется и перестает действовать. Но, мы не уничтожаем участников.
3. Каждый участник обладает свойством "status" - статус может быть user или moderator. Модераторы отличаются цветом - белый, размером - крупнее, продолжительности активной деятельности - они действуют все время, пока функционирует система. Модераторы не приходят в систему самостоятельно. Для приглашения модераторов кнопки в правой части - Позвать модераторов, Прогнать модераторов. Да, модераторов, в отличие от обычных пользователей можно прогнать.
4. Каждый участник обладает свойством "active?" true/false - достиг нужного возраста, переключил статус active? на false

Списки

1. Каждый участник обладает свойством impact – Это список - «Вклад» участника, который позволяет внутри вики-системы узнать все страницы, в создании и редактировании которых принимал участие этот автор.
2. Каждый участник обладает свойством readlist - список, в который складываются прочитанные страницы. Страницы читаются один раз и будущем не перечитываются.
3. Каждый участник обладает свойством votelist - список, в который складываются страницы, которые участник оценил За/Против. По каждой странице участник голосует только один раз. По страницам, которые создал сам участник он не имеет возможности голосовать

Способности

Участник обладает способностями:

• Способность читать существующие страницы. Это действие, которое не заносится в историю страницы, но заносится в список прочитанного агентом. После того как агент прочитал страницу он может связывать ее с другими, выращивать из неё новые страницы, связывать эту страницу с другими.

  Как реализуется чтение? Участник из списка непрочитанного выбирает страницу, на которую ведет больше всего ссылок и заносит ее в список прочитанного.

• Способность создавать новые страницы. Участник создает страницу, заносит ID номер в свой список impact и записывает свой ID в список history страницы. Созданная страница получает направленную связь pagelink от родительской страницы

  Как реализуется создание? Страницы в вики-системе создаются на основании уже имеющихся страниц. Список таких исходных страниц каждый участник формирует следующим образом: страницы, которые создал автор, отсортированные по размеру + страницы, которые он редактировал, начиная с последних редакций + список прочитанного, отсортированный по размеру

  (se pages-by-size agency-to-list pages with [(first history) = [who] of myself ] reverse impact pages-by-out-links readlist )

• Способность редактировать существующие страницы. Участник меняет свойство страницы size, добавляет номер страницы в свой список impact и добавляет свой номер в историю редактирований страницы

  Как реализуется редактирование? Участник выбирает для редактирования страницу из перечня тех, которые он сам создал + те, в редактировании которых он уже принимал участие + список прочитанного, отсортированный по размеру

  se agency-to-list pages with [(first history) = [who] of myself ] reverse impact pages-by-size readlist )

• Способность связывать страницы между собой. Участник устанавливает направленную связь между страницами. Одна из страниц является родительской, вторая дочерней

  Как реализуется связывание? Для связывания берутся страницы созданные участником + страницы, которые он редактировал, начиная с последних редакций + список прочитанного, отсортированный по размеру. Из этого списка выделяются 2 страницы - A и B. Если эти страницы не совпадают и между ними еще нет связи от первой ко второй, то устанавливается направленная связь pagelink A -> B

  let my_own_preference_list se agency-to-list pages with [(first history) = [who] of myself ] reverse impact

• Способность оценивать страницы

  Как реализуется оценка? Для оценок отбираются страницы, которые были прочитаны, но автором которых не является данный пользователь. Страницы оцениваются по настраиваемому критерию. Например, по близости цвета страницы цвету участника.

  pages-by-size filter [ [who] of self != first [history] of page ? ] filter [not member? ? votelist ] readlist

• Способность защищать и удалять страницы

  Как реализуется защита и удаление?

Свойства страниц

1. Каждая страница обладает свойством history – «История страницы» - позволяет внутри вики системы узнать последовательность правок и всех авторов, которые принимали участие в редактировании данной страницы. У страницы нет способностей, есть только свойства:
   • История страницы - History

     какой агент создал данную страницу,

     какие агенты в дальнейшем редактировали эту страницу.

   • Связи данной страницы.

     На какие страницы ссылается данная страница.

     Какие страницы ссылаются на данную страницу

Свойства связей

В системе существует два типа направленных связей:

• pagelinks - связи между страницами. Связи между страницами образуются при создании новых страниц и в результате операции установления связей между уже существующими страницами
• uplinks - связи от авторов к страницам. Эти связи создаются только в ходе анализа системы и для построения этих связей используется кнопка Collaboration Связи uplinks различаются толщиной. Толщина связи пропорциональна вкладу участника в редактирование данной страницы.

Пользовательский интерфейс

Пользовательский интерфейс работы с моделью представлен на рисунке.

Кнопка Setup очищает систему и создает в системе единственную главную страницу. Это страница защищена от удаления. Размер страницы 2, цвет белый. Переключатель On/Off регулирует значение переменной OpenWiki

система может быть закрытой, и в этом случае контент в ней размещают только агент со статусом администратор

система может быть открытой, и в этом случае в систему могут приходить новые пользователи и создавать в ней свои страницы

Рычажки свойств участников

Рычажки способностей позволяют управлять способностями, которыми будут обладать попадающие в систему пользователи:

• reading - способность читать страницы
• writing - способность создавать новые страницы
• linking - способность связывать страницы
• editing - способность редактировать страницы
• voting - способность голосовать За/Против страниц
• erasing - способность удалять страницы
• protecting - способность защищать страницы

Кнопка Collaboration

Кнопка запускает процедуру построение графа, связывающего авторов и страницы, которые они редактировали. При этом связи между страницами прячутся. Толщина связи зависит от того, сколько раз автор редактировал данную страницу.

Действие данной процедуры обратимо. Система может вернуться к состоянию, когда видны связи между страницами, а связей между участниками и страницами не существует. Но, при этом положение участников и страниц на экране изменяет. В некоторых случаях это помогает увидеть развитие системы с точки зрения формирования групп участников, работающих над редактированием общих страниц.

Управление администраторами

Система позволяет приглашать и изгонять администраторов - пользователей, наделенных дополнительными возможностями:

1. Администраторы находятся в состоянии активности постоянно и не покидают систему
2. Администраторы могут защищать страницы от удаления и редактирования
3. Администраторы могут удалять страницы

Приглашение и удаление администраторов

• Рычажок NumberOfAdmins - сколько администраторов нужно пригласить в систему
• Invite Admins - пригласить администраторов в систему
• Expel Admins - удалить администраторов из системы

В системе есть процедуры, связанные с кнопками:

• Пригласить администраторов
• Изгнать администраторов

Данные о численности страниц, связей

Графики и гистограммы, представляющие данные об участниках, страницах и связях представлены в правой части экрана.

Графики и диаграммы

Среда NetLogo позволяет представлять данные о вики-системе в форме графиков и диаграмм, которые помогают понимать и обсуждать закономерности системы.

Общая статистика

• Число связей между страницами
• Общее число страниц
• Число полноценных статей (число страниц, которые содержат хотя бы одну ссылку)
• Число авторов, активных в системе на данный момент

Распределение страниц по числу входящих связей

Гистограмма представляет распределение страниц по числу входящих связей. Как видно из гистограммы большая часть страниц имеют только одну входящую связь, а число страниц с большим числом входящих ссылок измеряется единицами. Такое распределение характерно для бесмаштабной сети (scale-free network).

Распределение авторов по вкладу

Гистограмма представляет распределение авторов по количеству редактирований, которые они сделали в системе.

Что можно узнать с помощью модели

Использование модели

Модель позволяет выстраивать и анализировать разнообразные сценарии развития вики в зависимости от тех способностей, которыми наделены участники.

Модель позволяет анализировать данные о процессах, происходящих внутри вики-системы.

Модель позволяет моделировать и обсуждать ситуации, которые складываются внутри реальных вики систем.

Участники читают статьи и могут создавать новые статьи

Как назвать такую ситуацию? Видим ли мы ее в Летописи? Такой набор умений участников приводит к созданию множества мелких статей. Если мы посмотрим на диаграмму соучастия, то увидим множество авторов, каждый из которых создал одну или несколько статей.

Это достаточно распространенная ситуация и мы наблюдаем такую стратегию создание индивидуальных статей, которые созданы одинокими авторами и никак не связаны с другими статьями.

Чтение, создание, редактирование

Это обычная ситуация, когда каждый участник выращивает свое собственное направление и внутри этого направления создает свои статьи. Продолжение предыдущей ситуации, когда каждый участник отвечает за свои собственные страницы и никак не связан с деятельностью других участников.

Чтение, создание, редактирование, связывание

В системе действует множество постоянных агентов. Связи в первую очередь формируются внутри направлений.

Чтение, создание, редактирование, связывание и удаление

Пользователи постоянно просматривают страницы и могут удалять тупиковые страницы и страницы сироты. Как результат - мы видим очень плотную систему взаимосвязанных страниц, большинство из которых связано с главной страницей

Чтение, создание, редактирование, связывание и голосование

Каждый участник может проголосовать по странице только 1 раз. По результатам голосования страница может удалена.

При голосовании оцениваются все страницы и под удаление может попасть любая незащищенная страница.

Временное правило, которым руководствуются агенты при голосовании

Голосую за, если размер текста страницы + связи к ней + связи от нее + голоса За - голоса против > 2

ifelse ([text_size] of page vo_page + [count my-in-links] of page vo_page + [pro] of page vo_page - [contra] of page vo_page) > 2

Никакой смысловой оценки пока не проводится. Может быть имеет смысл жестко задать возможные цвета агентов и страниц и посмотреть, как выстраивается система с голосованием, когда участник голосует на основании цветовой близости. Если страница моего цвета, то голосую за.

Чтение, создание, редактирование, связывание, голосование и защита

По результатам голосования страница может удалена, а быть защищена от удаления от последующего удаления.

Интересны отдельные группы, которые не связаны с центром, но вполне устойчивы.

Влияние продолжительности участия

Ниже приведены 2 ситуации, в которых отличается только параметр продолжительности участия пользователей в развитии вики.

На первом рисунке представлена ситуация, когда пользователи в вики работают продолжительное время.

Вторая ситуация - пользователи быстро покидают вики - быстрая смена пользователей.

Администрирование деятельности

В системе могут действовать администраторы, которые находятся там постоянно, если их специально не выгонят.

Один из возможных сценариев деятельности с модераторами:

• Администраторы приходят в пустую вики-систему
• Администраторы размещают исходные материалы и закрывают эти материалы для редактирования
• Администраторы приглашают участников и сами покидают систему

Участники создают новые статьи и голосуют по всем материалам, которые размещены в вики системе.

Это пример того, как участники выбрав некоторый общий принцип голосования (голосуем за красное) меняют содержание страниц

Приложение модели к анализу деятельности

Функциональная схема компетенций участников

В ходе создания модели вики системы мы описывали способности, которыми обладают участники сообщества. Особенность описания свойств компьютерных агентов состоит в том, что невозможно описать деятельностные способности субъекта не указав объекты, на которые она направлена. Если мы говорим о способности редактировать, то мы должны указать объект, который будет подвергаться редакции.

Функциональный подход, когда мы явно указывает не только способности, но и объекты, на которые эти способности направлены, применим не только в отношении внешних вещей. На следующем рисунке показана схема самоуправления.

Начав с описания способностей, которыми обладают цифровые агенты, имитирующие деятельность людей в вики сообществе, мы можем более ясно представлять и анализировать функциональную схему деятельности внутри вики системы. Начальная стадия формирования такой схемы представлена на следующем рисунке.

Представление связей участников и статей

Мы можем использовать вики как сеть, узлами которой являются страницы и создающие эти страницы участники. Вики технология позволяет отслеживать историю редактирования всех страниц и анализировать процессы соучастия. Используя историю страниц, мы можем измерить степень совместного редактирования. Совместив в одном пространстве двудольного графа страницы и участников, которые эти страницы редактировали, мы можем увидеть группы людей, объединенных общими социальными объектами. Основы построения графов были описаны в статье о диаграмме соучастия. Мы разработали расширение mediawiki http://www.mediawiki.org/wiki/Extension:CollaborationDiagram которое позволяет пользователям видеть графы соучастия в рамках отдельных категорий.

На следующих рисунках показана ситуация, когда четыре участника создают страницы, а потом мы узнаем вклад каждого в редактирование и связывание страниц

Заключение

Мультиагентная модель позволяет глубже понять отношения, которые складываются между агентами и объектами вики-системы и привлечь внимание учащихся к исследовательским задачам.

Литература

1. Патаракин Е.Д., Ярмахов Б.Б. Моделирование организационных отношений с использованием "связей" Netlogo, Образовательные технологии и общество (Educational Technology & Society). 2009, № 2, 409-422 http://ifets.ieee.org/russian/depository/v12_i2/html/8.htm
2. Papaioannou, Theo; Wield, David and Chataway, Joanna (2009). Knowledge ecologies and ecosystems? An empirically grounded reflection on recent developments in innovation systems theory. Environment and Planning C: Government and Policy, 27(2), pp. 319–339
3. Nass C. 2004 Etiquette Equality: Exhibitions and Expectations of Computer Politeness. Communications of the ACM, April 2004, Volume 47, N 4
4. Rick, Jochen (2009). Towards a classroom ecology of devices: Interfaces for collaborative scripts. In: Workshop Proceedings of 8th International Conference on Computer Supported Collaborative Learning (CSCL2009): "Scripted vs. Free CS collaboration: alternatives and paths for adaptable and flexible CS scripted collaboration", 8-13 June 2009, Rhodes, Greece
5. Vidal J. Fundamentals of Multiagent Systems With NetLogo Examples. 2007, http://www.scribd.com/doc/2094479/Fundamentals-of-Multiagent-Systems.