Handbook for the simulation of collective intelligence

Martijn C. Schut Scientific Handbook for Simulation of Collective Intelligence M.C. Schut Scientific Handbook for Simulation of Collective Intelligence. Version: 2 (February 2007). http://www.sci-sci.org/ CC 2007 M.C. Schut This PDF version of the Scientific Handbook for Simulation of Collective Intelligence is licensed under a Creative Commons license. This license permits non-commercial use of this work, so long as attribution is given. It is not allowed to make derivative works. For more information about the licence, visit . Cover artwork: N. de Carvalho Ferreira – Zonder Titel. Contents Foreword 1 Introduction 1.1 Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 9 9 12 I THEORY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 15 15 18 20 21 22 23 23 24 25 25 26 27 29 29 30 32 33 34 34 35 35 36 37 38 39 41 41 2 Collective Intelligence 2.1 What is it? . . . . . . . 2.2 Properties . . . . . . . . 2.3 Modelling . . . . . . . . 2.3.1 Basics . . . . . . 2.3.2 Internal Models . 2.3.3 Diversity . . . . 2.3.4 Non-determinism 2.3.5 Adaptivity . . . 2.4 Studying . . . . . . . . . 2.4.1 Analysis Studies 2.4.2 Design Studies . 2.5 Summary . . . . . . . . 3 Simulation, Models and Algorithms 3.1 Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1.1 Types of Simulation . . . . . . . 3.1.2 Methodology . . . . . . . . . . . 3.1.3 Distributed Simulation . . . . . . 3.1.4 Versus Empirical Experiments . 3.1.5 Evolutionary Simulation Models 3.2 Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.1 Cellular Automata . . . . . . . . 3.2.2 Multi-Agent Based Systems . . . 3.2.3 Boolean Networks . . . . . . . . 3.2.4 N K-Model . . . . . . . . . . . . 3.2.5 Particle-Based Models . . . . . . 3.2.6 Game and Decision Theory . . . 3.2.7 Formal Logics . . . . . . . . . . . 4 3.2.8 Knowledge Systems . . . . . Algorithms . . . . . . . . . . . . . . 3.3.1 Evolutionary Methods . . . . 3.3.2 Co-evolution . . . . . . . . . 3.3.3 Learning Classifier Systems . 3.3.4 Neuro-Evolution . . . . . . . 3.3.5 COIN . . . . . . . . . . . . . 3.3.6 Particle Swarm Optimisation Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . CONTENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 43 43 44 45 46 47 48 48 3.3 3.4 II CASE STUDIES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 53 54 54 55 58 59 61 62 65 66 68 68 69 69 70 70 71 72 75 75 76 77 78 79 79 81 81 82 83 83 85 86 88 4 Analysis of Collective Intelligence 4.1 Social Sciences . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1.1 Schelling Segregation . . . . . . . . . . . 4.1.2