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Type Master's Thesis
Scope Discipline-based scholarship
Title Design und Implementierung eines agentenbasierten Modells des Schweizer Energieholzmarktes
Organization Unit
Authors
  • Stefan Holm
Supervisors
  • Lorenz Hilty
  • Bernhard Steubing
  • Fabian Kostadinov
Language
  • German
Institution University of Zurich
Faculty Faculty of Economics, Business Administration and Information Technology
Number of Pages 61
Date 2011
Abstract Text In this master thesis, an agent-based simulation software based on a conceptual model of the Swiss woodfuel market has been programmed. The simulation software was implemented in Java. Instead of holding all information about the agents directly as Java objects in memory, an ontology database was used to store the data. The objective of this approach was to get more sophisticated possibilities for the evaluation of the simulations, as on the one hand all the data about the interactions between the agents are available, on the other hand it is possible to read out very specific information with SPARQL-Queries. Additionally, logical consequences should be inferred from the ontology database using a reasoner and specifying inference rules. It could be demonstrated that using an ontology-database in fact improves the possibilities of evaluating the simulation. Moreover, the source code stayed clearer since it only contains methods for the mutation of agent data, but doesn't hold the data itself. However, using the ontology databases decreases the performance of the simulation: simulating 25 years with 1000 agents on a high performance cluster took between two and ten hours, depending on the settings used. This makes the processes of verification and validation even more complex. Hence, with the present version of the simulation program it was not possible to make precise statements about the Swiss woodfuel market. Even though it was demonstrated with the help of an example how the simulation program can be used to make statements about the Swiss woodfuel market, based on a specific question.
Zusammenfassung In der vorliegenden Masterarbeit wurde auf Basis eines konzeptuellen Modells des Schweizer Energieholzmarktes ein agentenbasiertes Simulationsprogramm erstellt. Das Simulationsprogramm wurde in Java programmiert. Anstatt die Daten über Agenten sowie die Daten über ihre Interaktionen direkt als Java-Objekte im Arbeitsspeicher zu halten, wurde eine Ontologie-Datenbank für die Speicherung dieser Daten genutzt. Ziel war es, damit bessere Auswertungsmöglichkeiten zu erhalten, indem einerseits durch das Vorhandensein von sämtlichen Interaktionsdaten jederzeit alle Schritte in der Simulation nachvollzogen werden können, andererseits durch die Möglichkeit mittels SPARQL-Queries gezielt einzelne Informationen auszulesen. Zusätzlich sollte mit Hilfe eines Reasoners durch Inferenz-Regeln aus den vorhandenen Daten logische Schlüsse gezogen werden können. Es konnte gezeigt werden, dass durch den Einsatz einer Ontologie-Datenbank tatsächlich Vorteile bezüglich Auswertungsmöglichkeiten entstehen. Auch kann der Java-Code übersichtlicher gehalten werden, da er nur noch Funktionen für die Mutation der Agentendaten enthält, sich jedoch nicht um die Verwaltung der Agentendaten in Java-Klassen kümmern muss. Demgegenüber steht der Nachteil einer schlechteren Performance. Ein Simulationsdurchgang mit 1000 Agenten über einen Simulationszeitraum von 25 Jahren auf einem High-Performance-Cluster dauert zwischen zwei und zehn Stunden, abhängig von den gewählten Einstellungen. Dadurch gestaltete sich die Verifikation und Validierung des Simulationsprogramms schwierig. Konkrete Aussagen über den Schweizer Energieholzmarkt konnten daher mit der aktuellen Version noch keine getroffen werden. Es wurde jedoch anhand eines exemplarischen Beispiels gezeigt, wie mit Hilfe des Simulationsprogramms, ausgehend von einer bestimmten Fragestellung, Aussagen über den Schweizer Energieholzmarkt getroffen werden könnten.
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