Model komplexního systému: simulace šíření kůrovce

Bc. Jan Král

Master's thesis

Complex System: Simulation of Bark Beetle Outbreaks

Abstract:

Cílem této práce je vysvětlení problematiky komplexních systémů a jejich modelování, a především vytvořit agentový model takového systému. Komplexní systém zvolený pro tyto účely je šíření populace kůrovce v závislosti na hlavních parametrech ovlivňujících tento děj. Mezi parametry zahrnuté do modelu patří obranyschopnost stromů, počet potomků dožívajících se dospělosti, výskyt třetího rojení, důvody mortality, počáteční velikost populace a její rozmístění a také způsob migrace jedinců. Model byl vytvořen v programovacím jazyce NetLogo s využitím reálných dat z Průhonického parku, jehož prostředí je také v modelu simulováno. Součástí práce jsou experimenty provedené nad vytvořeným modelem pro posouzení jeho kvality a znázornění vlivu zmíněných parametrů na populaci kůrovce. Dle těchto experimentů je výsledný model schopen svým chováním odpovídat reálně zaznamenaným datům, shoduje se se závěry již existující práce jiných autorů a umožňuje pochopit a utvořit si reálnou představu o dějích v pozorovaném systému.

Abstract:

The aim of this diploma thesis is to explain the problematics of complex systems and their modeling, and especially to create an agent-based model of such a system. The complex system chosen for this thesis are the bark beetle outbreaks considering the main parameters influencing this process. The parameters implemented in the model include the defense of trees, the number of offspring surviving to adulthood, the occurrence of the third annual swarming, the causes for mortality, the initial size of the bark beetle population and its distribution, as well as the specifics of migration of individuals. The model was created in the NetLogo programming language using real data from the Průhonice park, which is also the environment simulated in the model. Thesis includes experiments performed on the created model to assess its quality and illustrate the influence of said parameters on the bark beetle population. According to these experiments, the resulting model is able to produce results matching the data from real environment, coincides with the conclusions of already existing scientific publication and allows to understand and form a realistic idea of the observed system.

Keywords

komplexní systém, model agentový, NetLogo, kůrovec, simulace, dynamika populační

Keywords

complex system, agent-based model, NetLogo, bark beetle, simulation, population dynamics

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 29. 4. 2021

Thesis defence

• Date of defence: 24. 5. 2021
• Supervisor: doc. RNDr. Kamila Štekerová, Ph.D.
• Reader: RNDr. Petr Tučník, Ph.D.

University of Hradec Králové

Faculty of Informatics and Management

Master programme / field:
Aplikovaná informatika / Aplikovaná informatika