Réunion biblio LISC Mardi 3 Juillet 2001 Ten years of Individual-Based Modelling in ecology Volker Grimm Ecological Modelling, 1999 What have we learned.

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1 Réunion biblio LISC Mardi 3 Juillet 2001 Ten years of Individual-Based Modelling in ecology Volker Grimm Ecological Modelling, 1999 What have we learned and what could we learn in the future?

2 Réunion biblio LISC Mardi 3 Juillet 2001 Contexte de larticle Modélisation en écologie Modélisation individu-centrée (IBM) Vs. Modèles classiques (modèles à variables détat) Changement de paradigme en écologie ????

3 Réunion biblio LISC Mardi 3 Juillet 2001 Intérêts de IBM IBM => hypothèses plus réalistes que modèles à variable détat But de IBM = modélisation pas réalisme IBM = approche bottom-up, on part des parties (individus) du système (population) et on essaye de voir comment les propriétés du système émergent des interactions entre les parties

4 Réunion biblio LISC Mardi 3 Juillet 2001 Intro Pas encore de théorie unifiée pour IBM, car les modèles IBM publiés ne sont pas discutés et analysés par rapport aux problèmes généraux théoriques et parce que IBM considéré comme philosophie naïve Pb de sérieux des modèles… Pb de considérations par la communauté…

5 Réunion biblio LISC Mardi 3 Juillet 2001 Pourquoi utiliser IBM ? Les caractéristiques importantes des individus ne sont pas prises en compte dans les modèles classiques Problème paradigmatique en modélisation classique (« …something may be wrong with the paradigms of classical theoretical population ecology …»)

6 Réunion biblio LISC Mardi 3 Juillet 2001 Évolution IBM en écologie

7 Réunion biblio LISC Mardi 3 Juillet 2001 Revue des modèles IB de la littérature: taxonomie 50 modèles Cf. taxonomy

8 Réunion biblio LISC Mardi 3 Juillet 2001 Objets modélisés

9 Réunion biblio LISC Mardi 3 Juillet 2001 Répartition des papiers suivant taxonomie

10 Réunion biblio LISC Mardi 3 Juillet 2001 Problème de la complexité dans les IBMs Est-ce que des techniques particulières sont appliquées pour comprendre le comportement des modèles ? Non, en général, on fait varier seulement un petit sous-ensemble de variables pour analyser le modèle Solution proposée : utiliser une suite de modèles de différentes complexité (Murdoch, Grimm, Thulke) ou contenant différents types de mécanismes (cas de 20% des modèles)

11 Réunion biblio LISC Mardi 3 Juillet 2001 Taille des modèles

12 Réunion biblio LISC Mardi 3 Juillet 2001 Validation ? 36% seulement des papiers sen inquiètent C est probablement plus quavec des modèles classiques, mais moins que ce à quoi on sattendrait avec des modèles supposés plus réalistes

13 Réunion biblio LISC Mardi 3 Juillet 2001 Heuristiques de modélisation IBM But: avoir une théorie écologique unifiée pour la faire émerger de lindividual-based approach

14 Réunion biblio LISC Mardi 3 Juillet 2001 1.IBM is Modelling Modelling is a creative, sophisticated mental activity => modelling can not be fully formalised Models are purposeful representations Tools for problem-solving

15 Réunion biblio LISC Mardi 3 Juillet 2001 2.Keep models as simple as possible State-variable modelling => obligation dagréger la connaissance, no more necessary with IBM IB Models become too open for empirical knowledge Mauvaise tendance : plus il y a de détails dans le modèle, plus il a lair réaliste

16 Réunion biblio LISC Mardi 3 Juillet 2001 3.The most important purpose of modelling is understanding A criterion to determine good models is that they are no longer needed afterwards

17 Réunion biblio LISC Mardi 3 Juillet 2001 4.Modellers must adopt the attitude of experimenters The experimenters approach would be to manipulate the processes in the black box in order to achieve understanding

18 Réunion biblio LISC Mardi 3 Juillet 2001 5.Start modelling (if possible) with a pattern which can be observed in nature Il faut un contexte aux modèles…(Minsky, Hill) Exemples : quest-ce qui permet la coexistence de compétiteurs ? Quest-ce qui stabilise les oscillations entre proies et prédateurs ?

19 Réunion biblio LISC Mardi 3 Juillet 2001 6.IBM must refer to the framework of classical theoretical ecology Theoretical concepts Equilibrium! Density dependence! Resilience!Etc. State variable model Properties of individuals are averaged out Top-down approach Individuals: complex life cycles, individual variability, local interactions, resources, heterogeneous habitat, … A ? Properties of the system Spatial or temporal pattern ? Stability properties? Dynamic quasi-equilibrium? Comparative « experiments » Individual-based model Bottom-up approach ? B

20 Réunion biblio LISC Mardi 3 Juillet 2001 7.IBMs should, if possible, be analysed with tools developed for state variable models How to analyse IBM ? General currencies –Resilience –Return time –Persistence Allow model to be compared

21 Réunion biblio LISC Mardi 3 Juillet 2001 8.Individual-based is not necessary individual-based Cohortes On ne doit pas pour autant introduire dans le modèle tout ce que lon a sur les individus … modèles de lindividu

22 Réunion biblio LISC Mardi 3 Juillet 2001 9.Change the level of aggregation Find the appropriate level of aggregation…

23 Réunion biblio LISC Mardi 3 Juillet 2001 Conclusion Guidelines for good modeling Lien D.Hill Changement de paradigme intéressant dans un domaine –Difficultés rencontrées –Cadre T.Kuhn « La structure des révolutions scientifiques » –Est-ce que ca nest pas en train démerger dans le domaine des modèles soicaux ? (economie WEHIA,…)