Gå til hovedindhold

HPC drevne beregningsmodeller simulerer forhistorisk adfærd

Ved hjælp af DeiC interactive HPC anvender arkæolog Iza Romanowska såkaldt agentbaserede modeller (ABM) til at simulere og analysere adfærd og interaktioner i fortidens samfund.
Af
tor, 01/04/2024 - 09:46
Billede
Iza Romanowska
Foto: interactivehpc.dk

Digital humaniora: en voksende trend

Supercomputing forbindes oftest med fagområder som fysik, ingeniørarbejde og datalogi. Men ved Aarhus Universitet er også humanvidenskabelige forskere blevet flittige brugere af supercomputing, som giver dem muligheder for at afsøge nye områder og gøre nye opdagelser.

Algoritmer interagerer i agentbaserede modeller

Iza Romanowska er adjunkt på Aarhus Universitet, hvor hun forsker i komplekse gamle samfund.

For at overvinde udfordringerne med begrænset data fra gamle samfund, er forskere begyndt at anvende agentbaserede modeller (ABM), nogle gange muliggjort af supercomputing. ABM’er er beregningsmodeller, der simulerer adfærden og interaktionerne af individuelle enheder, kendt som agenter inden for et specificeret miljø eller system. Hver agent i modellen er typisk programmeret med et sæt af regler eller algoritmer, der styrer dens adfærd, beslutningsprocesser og interaktioner med andre agenter i miljøet.

ABM er et værdifuldt værktøj inden for arkæologi, som giver os mulighed for at simulere og analysere adfærd og interaktioner mellem enkeltpersoner eller grupper i fortidens samfund, og brugen af ABM muliggør sammenligning af modellen med faktiske arkæologiske data, Adjunkt Iza Romanowska.

I et af Iza Romanowskas studier gjorde agentbaseret modellering (ABM) det muligt for hende og hendes kollegaer at udforske den romerske økonomi i forbindelse med langdistancehandel. Ved hjælp af keramiske potteskår kunne man forstå fordelingsmønstre og købsstrategier for de handlende i det østlige Middelhavsområde mellem 200 f.Kr. og 300 e.Kr.

HPC løser udfordring med begrænset datatilgængelighed

Potentialet for supercomputing inden for humanvidenskaben bliver særligt tydelig, når man studerer sådanne samfund med kun begrænsede mængder data, hvilket er en udfordring, som arkæologer og historikere ofte står over for. Iza Romanowska forklarer, at datatilgængeligheden er begrænset inden for hendes felt sammenlignet med andre discipliner og udtaler, at mens samfundsvidenskabsfolk, der studerer mere nutidige befolkninger, har adgang til store mængder data som antallet af handlende, transaktioner og værdier, ”har vi ingen af disse oplysninger.” Derfor har brugen af HPC (high-performance computing) været afgørende for hendes forskning.

ABM som metodologisk værktøj kræver, at simuleringen kører mange gange, og med mange mener jeg otte hundrede tusind gange, hvilket er muligt på en bærbar computer… hvis altså man planlægger at arbejde på sin ph.d. i 500 år. Supercomputing er større, hurtigere og bedre uden nogen kvalitativ ændring i forhold til forskningen, Adjunkt Iza Romanowska.

DeiC Interactive HPC forbedrer ABM’er

Brugen af en high-performance computer (HPC) som DeiC Interactive HPC-systemet forbedrer skalerbarheden og hastigheden af ABM’er, hvilket giver forskere mulighed for at opnå dybere indsigter i komplekse systemers adfærd og resultater. DeiC Interactive HPC-faciliteten hoster værktøjer som NetLogo, der kan anvendes i arbejdet med ABM. Forskere kan også bruge ABM frameworks til Python eller R i en af de mange udviklingsapps som f.eks. JupyterLab eller Coder.

Supercomputing kan fremme dannelsen af nye teorier

Mens der generelt er rigeligt med data inden for humanvidenskaben, som kan analyseres effektivt, finder Iza Romanowska, at der mangler forståelse for de underliggende processer, der genererer de observerede mønstre, hvilket resulterer i underudviklede forklaringsmodeller. Hendes pointe er, at manglen på formelle værktøjer til teoridannelse og -testning fortsat er et stort problem inden for disciplinen.

Inden for humanvidenskabelig forskning, herunder arkæologi og historie, er dataanalyse veletableret. Men der er en grundlæggende disciplinær udfordring i, at vi ikke har eller bruger mange beregningsværktøjer til teoridannelse og teoritestning. Supercomputing kan som et redskab inden for humanvidenskaben bidrage til at udfylde denne kløft og styrke teoridannelsen og i sidste ende fremme humanvidenskabelig forskning, Adjunkt Iza Romanowska.

Iza Romanowska mener, at flere inden for humanvidenskabelig forskning bør lære at kode for at drage fordel af de muligheder, som deres data tilbyder. Hun antyder, at supercomputing kan være en naturlig progression fra dette. Mens mange humanvidenskabelige forskere måske ikke føler, at de har brug for supercomputing, er der måske i stedet tale om, at de ikke stiller de spørgsmål, der kunne have gavn af high-performance computing.

Jeg vil især opfordre yngre forskere inden for humanvidenskaben til at tage supercomputing til sig. Det skader aldrig at tilegne sig en færdighed, og mange af disse værktøjer bliver så let tilgængelige, at det næsten er en skam ikke at bruge dem, Adjunkt Iza Romanowska.

Se flere spændende HPC use cases indenfor humaniora med bl.a. Katrine Frøkjær Baunvig om "At skabe en Grundtvig-kunstig Intelligens ved hjælp af HPC", eller Rolf Lyneborg Lund om ”At forstå, hvordan mennesker forstår begreberne ”gode” og ”dårlige” nabolag ved hjælp af HPC og billedeAI”.

I gang med DeiC Interactive HPC?

Se mere om DeiC Interactive HPC her.

Læs mere om adgangen til DeiC Interactive HPC her og læs om aktiviteter og services her.

Find dit universitets Front Office, som kan hjælpe dig med at komme i gang med DeiC Interactive HPC.

Du kan også kontakte DeiCs HPC-team ved eske.christiansen@deic.dk, HPC-chef.

Denne historie er oprindeligt skrevet af og bragt på Center for Humanities Computing, AU for Deic Interactive HPC, hvor en engelsk version er tilgængelig her.