Desarrollo dirigido por modelos para la simulación de tráfico rodado basada en agentes

Resumen

El tráfico rodado es un fenómeno importante en las sociedades modernas, de ahí la relevancia de su estudio. La complejidad de las relaciones entre los individuos y otros objetos involucrados en él, junto a la cantidad y variedad de variables que le afectan, hacen que su análisis en un entorno real sea muy complejo. Las simulaciones de tráfico son una herramienta para abordar este problema. Permiten reducir la cantidad de datos reales a considerar y simplificar la complejidad de ciertas operaciones, y ofrecen un entorno controlado donde realizar los experimentos. Sin embargo, las simulaciones tienen también sus inconvenientes. Los modelos más genéricos requieren simplificaciones muy importantes que los alejan de la realidad plausible, centrándose en muy pocas características. Los modelos que consideran más factores deben ser muy específicos para conseguir mantener tratable su especificación, análisis y complejidad computacional. Además, el desarrollo de estas simulaciones suele requerir expertos con diferentes perfiles. Esta heterogeneidad causa frecuentemente problemas de comunicación y comprensión en los equipos de desarrollo. La Ingeniería del Software Dirigida por Modelos (ISDM) ha sido propuesta para desarrollar simulaciones reduciendo esas desventajas. Se trata de una aproximación al desarrollo centrada en la elaboración de modelos y sus transformaciones semi-automatizadas, donde prácticamente toda la información empleada se hace explícita. En general usa lenguajes de modelado gráficos especializados para los diferentes roles participantes en los equipos. Esto permite representar las especificaciones intuitivamente, y facilita modularizar el desarrollo entre los distintos perfiles y relacionar sus contribuciones. Esta tesis presenta un marco de desarrollo de ISDM para simulaciones de tráfico. El marco consta de tres componentes fundamentales: un lenguaje de modelado específico del dominio, herramientas de soporte, y guías para usar los anteriores. El elemento clave es el Lenguaje de Modelado para el Tráfico (LMT). Éste se centra en los aspectos que influyen en el comportamiento de los individuos, junto con su evaluación de alternativas y toma de decisiones. La definición de estos elementos se basa en teorías de amplio uso en los estudios sobre tráfico, como el modelo Conductor-Vehículo-Entorno (CVE). Su especificación adopta propuestas del Modelado Basado en Agentes (MBA) y la Ingeniería del Software Orientada a Agentes (ISOA), tales como el uso del agente como elemento central del modelado, con un ciclo de percepción, razonamiento y actuación, y la representación explícita de sus objetivos. Los expertos cuentan con dos herramientas principales de desarrollo. Un editor gráfico para diseñar las instancias de los modelos y validar con el LMT las estructuras obtenidas. Un generador de código guía a los usuarios en la transformación de las especificaciones a código fuente mediante asistentes semi-automatizados. El último componente del marco de desarrollo son las guías para su uso. Estas sintetizan la experiencia de desarrollo con el marco para proporcionar consejo a los desarrolladores en la forma de utilizarlo. La propuesta ha sido validada a través de varios casos de estudio. En ellos se han reproducido experimentos descritos en la literatura usando el marco de desarrollo propuesto y diversas plataformas de simulación de tráfico, incluyendo MATSim, SUMO, y una específicamente desarrollada para esta tesis. El objetivo de utilizar múltiples plataformas ha sido validar la versatilidad de la solución presentada. Los resultados muestran que la propuesta permite capturar toda la información pertinente para el desarrollo y facilita realizar modificaciones de las simulaciones a través de los modelos y las transformaciones. Esto mejora la reusabilidad de los artefactos utilizados, reduciendo los costes de desarrollo y mejorando la autonomía de los expertos.