Simulation de la propagation d'une épidémie avec Kedama
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[edit] Introduction
Ce projet a été réalisé par Michel Sygiel et Julien Lebranchu dans le cadre du projet du cours d'Intelligence Artificielle Distribuée, 1ere année de Master Informatique (Université de Caen).
Le sujet que nous avons décidé de traiter est une simulation de la propagation d'une épidémie au sein d'une population ayant la capacité de se reproduire.
[edit] Description
[edit] Comportement des agents
La population d'agents est composée d'individus des deux sexes, qui ont pour objectif principal de se reproduire. Au cours de sa vie, dont la durée est déterminée à sa naissance, chaque individu a la possibilité de se reproduire plusieurs fois à l'aide d'un autre du sexe opposé.
Afin de ne pas obtenir une explosion démographique, chaque agent subit après chaque reproduction une période de temps durant laquelle il est incapable de concevoir.
Le comportement des individus dépend du fait qu'il soient en mesure de se reproduire ou non : lorsqu'un agent est stérile, ses déplacements dans le monde sont aléatoires ; sinon, leur comportement dépend de leur sexe :
- les femelles diffusent des phéromones indiquant qu'elles sont en état de se reproduire.
- les mâles se dirigent vers les phéromones laissées par les femelles.
La présence au même endroit d'un mâle et d'une femelle aptes à se reproduire donne lieu à la naissance d'un nouvel individu.
Dans la simulation, les agents de sexe différents n'ont pas la même couleur, afin de les identifier aisément :
- les mâles sont de couleur verte.
- les femelles sont de couleur jaune.
Le graphe de couleur noire représente l'évolution de la population d'agents.
[edit] Propagation de l'infection
Initialement, un certain nombre d'individus est infecté.
Un agent infecté est porteur de la maladie, de manière plus ou moins prononcée. L'évolution de la maladie chez un individu est représenté par un taux d'infection, qui augmente avec le temps, et diminue d'autant sa durée de vie.
La contamination d'individus sains par une personne infectée se fait principalement par contact, ainsi que lors de la reproduction d'agents, dont au moins l'un des deux est infecté. De plus, les agents infectés laissent dans leur sillage des phéromones qui peuvent également provoquer l'infection chez un individu sain.
L'infection d'un individu sain par un ou plusieurs agents infectés n'est pas systématique, même si les conditions pour cela sont réunies.
La probabilité d'être infecté dépend de deux facteurs :
- le taux d'infection de tous les agents infectés présents à la position de l'agent sain.
- la résistance de l'agent sain à la maladie.
Ainsi la présence de nombreux individus infectés sur une même position augmente d'autant la probabilité d'être infecté, de même que le taux d'infection des agents : un agent infecté est d'autant plus contagieux que l'état de sa maladie est avancé.
Lorsqu'ils sont infectés, les agents changent de couleur afin de bien les différencier des individus sains :
- les mâles passent de vert à violet.
- les femelles passent de jaune à rouge.
L'évolution de l'infection chez un agent ne dépend que du temps, et n'est pas influencée par le contact avec d'autres agents infectés.
Dans le cas où la population infectée serait nulle, certains agents contractent spontanément la maladie après un certain laps de temps, et ce afin de relancer le mécanisme de la simulation, sans quoi la population ne ferait plus que croître, rendant la simulation inintéressante. De plus, cela peut permettre d'assister à un autre scénario de contamination.
Le graphe de couleur rouge représente l'évolution de la population d'agents infectés.
[edit] Analyse
Après avoir testé plusieurs scénarios de contamination, en faisant varier la résistance et la durée des agents, nous avons remarqué de façon générale que la population infectée n'augmentait que lorsque la population totale augmentait et atteignait un certain seuil.
- Si la résistance et la durée de stérilité sont au plus bas, toute la population finit par mourir, plus ou moins vite selon le nombre d'individus initial.
- Si la résistance et la durée de stérilité sont au maximum, l'infection disparaît et le nombre d'individus explose.
- Sinon, la population se maintient à un niveau proportionnel au nombre d'individus initial et l'infection suit un mouvement quasiment similaire à la population, et cela se passe de manière cyclique.
[edit] Mode d'emploi
L'interface de la simulation propose différentes informations et contrôles.
Le rectangle en haut à gauche permet de visualiser les traces d'infection laissées dans le monde par les agents malades. Une couleur rouge plus prononcée indique que le taux d'infection de la position associée est élevé, augmentant ainsi la probabilité d'infection.
Le rectangle en haut à droite offre diverses informations les agents : population mâle, femelle et totale, ainsi que la population infectée.
Le rectangle en bas à gauche offre un contrôle sur deux valeurs importantes :
- la résistance des agents à l'infection : une valeur élevée rendra les agents sains plus difficiles à contaminer par des agents infectés.
- la durée durant laquelle les agents sont stériles après chaque reproduction : augmenter cette valeur diminuera la fréquence des naissances, et inversement.
Le rectangle en bas à droite permet de régler deux paramètres utilisés pour l'initialisation de la simulation : la population initiale, ainsi que le nombre d'agents infectés au sein de celle-ci.
La réinitialisation s'effectue en cliquant sur le bouton KedamaWorld setup, et lancement et l'arrêt de la simulation s'effectue en appuyant respectivement sur les bouton Start et Stop.
[edit] Liens
- télécharger le projet
- lancer le projet (nécessite le plugin Squeakland)
