source/posts/agent_based_models_digital_twins.org

   1 #+date: <2023-10-29 07:15:34+0000>
   2 #+filetags: :mathematics:modeling:
   3 #+title: Agent-based models and digital twins.
   4
   5 A new approach to modeling using categories and software, facilitating
   6 the build of advanced models like digital twins, is being developed at
   7 the moment.
   8
   9 During the 2023 SIAM Conference on Computational Science and
  10 Engineering, a group of researchers
  11 [[https://meetings.siam.org/sess/dsp_talk.cfm?p=124342][presented]]
  12 their
  13
  14 #+begin_quote
  15 diagrammatic representations that provide an intuitive interface for
  16 specifying the relationships between variables in a system of equations,
  17 a method for composing systems equations into a multiphysics model using
  18 an operad of wiring diagrams, and an algorithm for deriving solvers
  19 using directed hypergraphs, yielding a method of generating executable
  20 systems from these diagrams using the operators of discrete exterior
  21 calculus on a simplicial set. The generated solvers produce numerical
  22 solutions consistent with state of the art open source tools.
  23 #+end_quote
  24
  25 As pointed out, mathematics can rarely be isomorphic to its software
  26 implementation, yet here the researchers go a long way in enabling that.
  27
  28 Using Julia language, the applied category theorists working on this
  29 concept wrote a software (StockFlow) which allows users to build
  30 stock-flow diagrams and do all sorts of things with them - from drawing
  31 them over to transforming them into other forms like dynamical systems
  32 and system structure diagrams, or to solving the underlying differential
  33 equations.
  34
  35 The team have also built software (ModelCollab) that hides all the Julia
  36 code again, enabling people that aren't educated mathematicians or
  37 computer scientists to apply this way of modeling in their work.
  38
  39 This fascinates me, as having a way to write and audit complex systems
  40 like digital twins using free and open-source approaches can be
  41 transformative in making them accessible for smaller organisations or
  42 developed for non-core departments in bigger organisations that up to
  43 now are the only ones with enough money or people to develop them for
  44 their key operations.
  45
  46 Read more on
  47 [[https://johncarlosbaez.wordpress.com/2023/10/25/software-for-compositional-modeling-in-epidemiology/][John
  48 Baez's blog]].