文化群体模拟软件：CulSim

⃝⃝可在www.sciencedirect.com上在线获取ScienceDirectSoftwareX 5（2016）150原始软件出版物www.elsevier.com/locate/softxCulSim：文化多样性的出现和恢复力的模拟器罗伯托·乌洛亚Western University，Arts Humanities Building，Room 3R02，London，Canada接收日期：2016年6月7日;接收日期：2016年7月13日;接受日期：2016年7月13日摘要CulSim是一个基于代理的计算机模拟软件，允许进一步探索基于社会学理论的文化群体出现的有影响力的和最新的模型。CulSim提供了一系列工具来分析当事件影响代理人，机构或模拟的全球参数时文化多样性的弹性;组合后，事件可以用来近似历史情况。该软件提供了一个图形和文本为基础的用户界面，使这种基于代理的建模方法访问各种用户从不同的研究领域。c2016作者。由Elsevier B.V.发布。这是CC BY许可下的开放获取文章（http：//creativecommons. org/licenses/by/4. 0/）。关键词：文化模拟;基于主体的模型;文化多样性;文化弹性代码元数据当前代码版本2.2此代码版本使用的代码/存储库的永久链接https://github.com/ElsevierSoftwareX/SOFTX-D-16-00048法律代码许可证GNU通用公共许可证（GPL）版本3使用Git的代码版本控制系统使用Java的软件代码语言、工具和服务编译要求、操作环境依赖性JDK 1.7（或1.8）如果可用，链接到开发人员文档/手册https://github.com/ElsevierSoftwareX/SOFTX-D-16-00048/blob/master/README.md支持问题电子邮件roberto.protonmail.com软件元数据当前软件版本2.2该版本可执行文件的永久链接https://github.com/ElsevierSoftwareX/SOFTX-D-16-00048法律软件许可证GNU通用公共许可证（GPL）第3计算平台/操作系统Linux，OS X，Microsoft Windows，类Unix安装要求依赖性Java 7（或8）如果可用，请链接到用户手册-如果正式出版，请在参考列表https://github.com/ElsevierSoftwareX/SOFTX-D-16-00048/blob/master/README.md问题支持电子邮件roberto. protonmail.com1. 动机和意义不同文化群体的存在被认为是自相矛盾的，因为我们生活在一个相互联系的世界里，人们不断地相互分享信息此外，这种多样性持续存在，尽管与电子邮件地址：roberto. protonmail.com。在人口寿命的过程中发生了巨大的变化。例如，玛雅人经常因其文化多样性而得到认可，尽管他们是灾难性事件的受害者：公元800年左右的西班牙前崩溃[1]; 1521年后的西班牙入侵[2];以及1981-1983年的种族灭绝CulSim，这里介绍的计算机模拟软件，是一种探索文化群体出现的拟议模型的工具[4它引入的事件，在组合时，http://dx.doi.org/10.1016/j.softx.2016.07.0052352-7110/c2016作者。由Elsevier B.V.发布。这是CC BY许可下的开放获取文章（http：//creativecommons. org/licenses/by/4. 0/）。R. Ulloa / SoftwareX 5（2016）150151×=可以模拟灾难性的情况，如战争、虫害、入侵或自然灾害。研究结果使研究人员能够在所提供的模型中研究文化多样性的弹性。CulSim包括我最近提出的模型，该模型引入了机构来探索它们对文化多样性的影响[6]。在这里，它提供了在制度层面上分析事件的可能性（例如，体制崩溃）。尽管制度模型与其他关注大众媒体的研究在方法上有一些相似之处[7-9 ]，但它的独特之处在于让代理人建立自己的制度，并将信息反馈循环分为两个过程：自下而上（民主）和自不同人类群体的普遍存在提出了关于文化多样性的出现和恢复力的问题。研究者们提出了一些模型来研究在社会影响下文化多样性的出现[10]。正式的模型表明，从长远来看，当所有人都连接到同一个观点时，每个人都应该收敛到同一个观点。社交网络[11最近，基于主体的模型促进了对多种因素的研究，这些因素已被证明会影响文化多样性的出现和保存。最初，谢林[14，15]使用的想法是，对不同邻居的一个小的相反，阿克塞尔罗德[4]提出了一个模型，成功地允许文化多样性的出现，通过使用绝对的意见（而不是 连续[11在这个模型中，初始参数严重影响文化多样性的出现（或不出现）。例如，较小的人口规模有利于多样性[4]，而社区规模的增加增加了文化同质性[19]。后来，阿克塞尔罗德代理的文化载体特征的随机变化对邻居相似性的偶尔感知错误Klemm等人[20，21]发现，即使是微小的突变率也会产生没有任何多样性的单一文化，而大的突变率会产生失范，这是涂尔干[22，23]引入的术语，用于描述每个个体与其邻居在文化上不同的状态。从那时起，一些研究人员已经解决了文化多样性的出现对扰动的鲁棒性，例如通过提出一个动态的社会网络[24];通过使用频率偏差[25]，其中社会影响是多边的，这意味着一个人同时受到几个人的影响，而不是两个人之间的影响（基于博伊德和Richerson [26]）;通过结合频率偏差和同质性[5]，或者，最近，通过引入制度[6]，跟进涂尔干据我所知，没有研究调查过同时影响许多人的事件如何影响这类模型中的文化多样性。表1模型使用的社会机制第一列提供CulSim中使用的其他列表示区分模型的主要社会机制。标识符同质性频偏机构M1是的没有没有M2没有是的没有M3是的是的没有M4是的没有是的CulSim包括四个模型，都是基于Axelrod的。 区分这些模式的主要社会机制见表1。模型M1-M3的算法描述10]。CulSim支持11个参数。七个（行、列、半径、特征、性状、突变和选择误差）可以应用于所有模型，四个（制度影响、代理人忠诚、民主和宣传）是制度模型（M4）所独有的。CulSim用户手册的初始参数部分用户手册还提供了一个表格，其中包含开始探索的推荐值[27]。最后，用户手册详细描述了CulSim的十种可配置的可组合事件类型（包括人口相关事件、机构相关事件和参数更改事件）。该软件提供了一个图形用户界面，以可视化地探索单一场景或多个重复，以及一个命令行界面，以配置计算机服务器中的综合实验设计。视频1简要概述了CulSim的功能，可从http：//dx获得。doi。org/10. 1016个/日。softx。2016. 07. 005.2. 软件描述CulSim允许用户测试关于文化多样性的不同假设，特别是哪些条件可以维持它，或者哪些因素反而促进了全球化。它基于以前对基于代理的模型的研究[4在基于代理的模型的研究中，也被称为人工社会[28]，世界由许多在网格布局（N M矩阵）上相互作用的代理表示。在CulSim中，网格的每个单元代表一个代理（可以想象为代表一个个体）。此代理具有F文化特征列表。每个要素可以包含T种文化特征之一，例如，音乐要素可以包含摇滚、萨尔萨或爵士（T 3）。如果两个智能体的细胞彼此相邻，并且它们在每个可能的特征上共享相同的性状，则可以说它们属于同一个文化群体。当一个代理接受（复制）另一个代理参与交互的两个智能体必须在半径为r的 代理b在图中代理a的冯诺依曼邻域（r= 2）中。1.一、152R. Ulloa / SoftwareX 5（2016）150×==Fig. 1.半径为2的冯诺依曼邻域。在网格中，白色单元格代表代理a的“冯·诺依曼”邻域。这个邻域中的所有代理（例如代理b）都可能影响代理a，反之亦然。图二.在CulSim中使用制度模型对世界国家进行概述。网格显示了6个文化群体（黄色，橙色，蓝色，粉红色，绿色和红色）在一个大小为6 6的世界。由于每个文化群体的所有代理人（细胞）都携带完全相同的文化特征，矢量A代表蓝色文化群体的每个代理人，矢量B代表粉红色群体的每个代理人;实际上，每个代理人都有自己的在这种情况下，每个文化载体包含3个特征（F3），每个特征可能包含4个可能性状中的1个（T4）。网格顶部的房子i和j代表两个机构。灰色线将机构与属于它们的代理人连接起来。 矢量 I代表机构i的文化向量（紫色），J代表机构j的文化向量（粉色）。(For对本图图例中所指颜色的解释，读者可参考本文的网络版。）当使用机构模型（M4）时，一个代理人可以属于一个也包含F文化特征列表的机构。机构在网格上不占据任何位置。图2显示了一个机构模型中的所有要素。它说明了一种情况，其中机构载体I也与粉红色文化群（载体B）共享两个特征（第一个和第三个）-两个这种相似性可以解释为什么其中一个代理（位于代理a和代理b之间）属于粉红组，属于机构i。在某个时刻，这个主体可以将其机构改为j，或者如果它让机构i影响它，它可以成为蓝色组的一部分。在该示例中，代理a与代理b的交互（其中，向量B的特征之一向量）取决于向量A和B的相似性（这种相似性要求被称为同质性[24，29]），也取决于与其机构j的相似性。由α表示的机构影响控制着代理人-机构相似性对代理人-代理人同质性的重要性这些机构也是两种社会机制的中心，这两种社会机制受其相应参数的制约。首先，宣传是一个自上而下的过程，在这个过程中，一个机构发送一个信息，让它的订阅代理人相信一个特定的特质;其次，民主是一个自下而上的过程，在这个过程中，代理人投票选择一个特定的特质，成为机构载体的一部分有关机构模型和参数的完整描述，请参见Ulloa et al.[6]的文件。在此上下文中，可以使用CulSim执行事件，以影响模拟的当前状态。这些事件是通过彻底考虑可能的方式来瞄准模拟中存储的信息而构思的。第一，有可能针对文化载体的instructions，或代理。就机构而言，一个机构的文化载体可以完全被瞄准（例如，根据一定的概率去除该机构的所有特征），或者部分被瞄准（例如，对于每个特征，根据一定的概率去除它）。此外，可以通过移除特性（内容移除）或通过用外来（外部）特性（转换）（即，模拟中不存在的特性）替换它们来定位特性。就个人而言，完全将文化载体定位于模拟死亡（完全特征去除，称为deci- mation）或外国代理人1的到来（完全特征转换，称为定居或移民，取决于外国代理人是否其次，有可能攻击机构和代理之间的联系。一方面，一个制度可能被摧毁，所有属于它的行动者都变得没有国家（制度破坏）;另一方面，一些行动者可以离开这个制度（叛教）。CulSim允许根据网格上的不同（概率和非概率）分布（例如，均匀或正态分布）配置事件，并且可以选择组合事件以表示复合社会灾难（例如，入侵至少涉及结算和抽取）。有关事件的详细信息，请参阅用户手册的事件章节[27]。以上所有内容都可以通过图形用户接口.此外，该界面包括一个批处理模式，在个人计算机上运行实验设计。对于服务器，可以使用命令行界面访问相同的功能。当运行多个模拟时，CulSim通过在每个核心上运行一个模拟来为了提高效率，模型的实现使用静态数据结构（而不是动态数据结构）。[1]通过系统内的其他代理人或机构，部分转换是可能的，但不是对未知特征的集体思想改变。或者，突变提供了一种随机转换的机制。R. Ulloa / SoftwareX 5（2016）150153=×图3.第三章。文化空间之前和之后的杀戮和定居。左栏显示了活动前的文化空间中间和右边的列显示了事件发生后的状态和100，000次迭代后的状态;顶行对应于抽取，底行对应于结算。（B.1）中的黑色单元格代表死亡的代理人，白色单元格（C.1）代表定居者。3. 说明性示例在这里提出的例子中，我比较了两个事件，抽取和结算的影响。抽取是指从一组代理人中删除所有文化特征，使他们空出来（新生）。定居是通过将一组代理人的所有特征替换为外国人特征来表示的座席组由可配置的事件分布选择;在本例中，使用正态概率分布函数（标准差0.2)其最大值（1.0）位于中心的网格。该情景使用具有以下固定参数的机构模型[6]：机构影响力为0.65，网格大小为5050、6个文化特征，14个文化特征特征，半径为3的冯诺依曼邻域，突变和选择错误的概率为0.001，代理忠诚度为0.5，没有宣传或民主。图3显示了两个事件在不同时间的文化空间：（A）事件之前，（B.1）刚刚在抽取之后，（B.2）抽取之后100，000次迭代，（C.1）刚刚在定居之后，（C.2）定居之后100，000次每个代理人都根据其文化特征进行着色。高 相似性 存在 之间 的 国 之前和在事件发生后进行了100，000次迭代，尽管有些变化是显而易见的。例如，在B.2中，位于中心附近的粉红色文化群比A小，右手边的绿色群已经完全消失;在C.2中，定居者（白色细胞）在中心稳定下来。CulSim还显示了20个不同的响应变量的进展，作为模拟运行的过程。例如，图4示出了如何跟踪文化相似性的演变（即，两个状态之间的所有细胞、代理的文化向量的比较）。事件发生前的空间（抽取或结算）和事件发生后的50次迭代（绿线）。在图4中，抽取和结算后的第50次迭代之间的相似性分别为0.99和0.92。从这一探索中，出现了一个假设：有可能文化群体对杀戮具有弹性，因为他们可以在事件发生后成功恢复，但当定居者带来自己的文化时，他们可能无法恢复。与所有随机过程一样（例如我在这里展示的模拟示例），不能采用通过主界面跟踪模拟获得的单个迭代作为一般趋势的代表，为了可靠性和有效性的目的，需要重复。使用CulSim的批处理模式对话框，我们可以运行许多重复，以统计测试观察到的效果是否反映可复制的趋势。在我们的示例中，实验重复了10次，并且基于对生成的数据文件的分析，图5显示了在事件发生之前的模拟状态与应用事件之后达到50次迭代的模拟状态之间的平均相似性。我们可以证实这一观察，以确定所选的情况是对杀戮的弹性，但无法恢复被定居者占领的地区。4. 影响CulSim将计算机模拟的使用扩展到数字人文的新兴领域，特别是文化研究，提供了一种面向非技术受众的工具。该软件有一个默认配置，允许其立即使用，以快速掌握这种类型的研究背后的概念从这个意义上说，CulSim提供了一种方法，154R. Ulloa / SoftwareX 5（2016）150见图4。文化相似性和能量的进展后，大规模毁灭和定居。绿线表示事件发生前的状态（左，抽取，右，结算）和事件发生后50次连续迭代的状态（x轴）之间的相似性，通过比较模拟中两种状态下每个细胞的文化向量来计算相似性。蓝线显示迭代的每个状态的能量。(For对本图图例中所指颜色的解释，读者可参考本文的网络版。）图五.应用事件后的相似性。这些图表显示了事件发生前的模拟状态与50次迭代后达到的状态之间的平均相似性（超过10次重复）y轴表示文化相似性，x轴表示应用的事件类型.在每个条形图的顶部，我们可以看到99%的置信区间。在物理学、生物学和社会学等其他研究领域都取得了丰硕的成果。在这里提出的方法中，文化的复杂性是从字面上理解的，也就是说，作为一个复杂的系统[30]，其中宏观行为可以从微观行为中解释，就像项目中实现的模型一样：基于代理的模拟，对理论工作中描述的基本机制和概念进行在社会科学领域，CulSim可以扩展我们对文化多样性如何在针对人类的灾难性事件中持续存在的理解，并且据我所知，它是第一个基于Axelrod [ 4 ]模型研究这些类型场景的工具CulSim能够研究各种事件的组合，近似过去社会发生的情景，例如例如玛雅人，尽管历史事件降临到他们的人口身上，他们的文化多样性仍然存在。例如，为了模拟西班牙入侵墨西哥和危地马拉摧毁了玛雅人，历史学家可以审查现有的文件，并找到适当的值和分布来配置事件，如抽取，机构转换（西班牙信仰）和破坏，以及（西班牙）定居者引入人口。CulSim在当代关于全球化的有争议的讨论中也变得相关。有人声称，全球（单一）文化是促进世界和平的必要条件[31]，与此同时，我们赞扬文化多样性作为思想源泉的重要性，以克服当今世界面临的各种问题[32]。特别是，纳入制度模型[6]为探索这两种并行话语的作用提供了机会，这可以为如何塑造有利于和平的全球社会的制度提供见解，同时有利于提到文化多样性。5. 结论CulSim将帮助研究人员根据社会学文献中现有的模型回答与文化多样性出现有关的新问题它允许探索尚未在文献中研究的参数和相互作用的范围。CulSim使不同领域的研究人员可以使用基于代理的模型，并通过引入针对人群，机构和全球参数的不同类型的事件，带来了与文化多样性恢复力有关的新问题。合并事件的可能性提供了在模拟中近似历史情景的机会。致谢感谢Celina Kacperski对本手稿和用户手册的修订。我还要感谢Fernando Sancho提出的所有宝贵意见;其中一些意见已经纳入了CulSim的当前版本。这项研究没有从公共、商业或非营利部门的资助机构获得任何具体的资助R. Ulloa / SoftwareX 5（2016）150155引用[1] 钻石JM。《崩溃：社会如何选择失败或成功》（Collapse：HowSocieties Chose to Failor Success） 纽约：企鹅出版社;2011年。[2] 意思是PA。西班牙征服尤卡坦半岛和伊察人的历史，收录于：皮博迪美国考古学和民族学博物馆，剑桥，马萨诸塞州，美国，1917年。[3] Comis io'nparaelEsclarecimientoHis to'rico，Guatemala：memoriadelsilencio，Comis io'nparaelEsclarecimientoHis to'rico，Guatemala，1999.[4] 阿克塞尔罗德河文化传播：一个地方趋同与全球两极分化的模式Jconflict Res 1997;41：203-26.http://dx.doi.org/10.1177/0022002797041002001网站。[5] Flache A，Macy MW.地方趋同与全球多样性：从人际影响到社会影响。J conflict Res 2011;55：970-95.http://dx.doi.org/10.1177/0022002711414371网站。[6] 吴伟杰，王伟杰，王伟杰.制度和文化多样性：民主和宣传过程对地方融合和全球多样性的影响PLOS ONE 2016;11：http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0153334. e0153334。[7] Shibanai Y，Yasuno S，Ishiguro I.全球资讯回馈对阿克塞尔罗德适应 性 文 化 模 式 多 样 性 延 伸 J conflict Res 2001;45 ：80http://dx.doi.org/10.1177/0022002701045001004网站。[8] Gonzalez-Avella JC，Cosenza MG，Klemm K，Eguiluz VM，MaxiSM.文化动力学中的信息反馈与大众传媒效应。JASSS 2007;10：http://jasss.soc.surrey.ac.uk/10/3/9.html（2016年7月11日访问）。[9] 张晓刚，王晓刚，王晓刚.互动网络上的意见动态Sci Rep 2014;4.http://dx.doi.org/10.1038/srep04938网站。[10] 张文，王文，王文.《非正式群体中的社会压力：住房中人的因素研究》，哈珀，1950年。[11] 法 国 JR 社 会 权 力 的 正 式 理 论 。 Psychol Rev 1956;63 ： 181-94.http://dx.doi.org/10.1037/h0046123网站。[12] 哈拉里湾弗伦奇社会权力理论中的一个共同性标准。上一篇：社会权力研究Oxford，England.密歇根州; 1959年。p. 168比82[13] Abelson Robert P. 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