ID.nl logo
Hoe zou iets zich ontwikkelen? Bekijk het met de simulaties van NetLogo
© Faiza
Huis

Hoe zou iets zich ontwikkelen? Bekijk het met de simulaties van NetLogo

Simulaties vormen een onmisbaar gereedschap in de wetenschap, maar ook geïnteresseerde leken kunnen ermee spelen. Dat kan helemaal gratis met NetLogo.

Om de kans ergens op in te schatten,wordt veel gebruikgemaakt van simulaties. Met NetLogo kun je zelf allerlei simulaties kunt bekijken:

  • Hoe zuurstof en waterstof reageren
  • Voorspellingen over virussen
  • Het ontploffen van vuurwerk
  • Het kat-en-muisspel tussen jagers en hun prooien

Een heel ander soort simulatie: Aan de slag met Microsoft Flight Simulator

Een deel van onze wetenschappelijke kennis bestaat uit natuurwetten en die hebben vaak de vorm van formules waar je wat getallen in stopt en waar vervolgens een exact antwoord uit rolt. Helaas zit de wereld vol met processen die te complex zijn om op die manier te benaderen. Soms is dat omdat er te veel elementen een rol spelen en onze formules alleen werken voor eenvoudiger situaties en soms omdat we simpelweg de kennis missen om zulke formules te ontwikkelen. Er zijn daarnaast volop situaties waarin dat zelfs in theorie onmogelijk is.

Om in al die gevallen toch nuttige en bruikbare wetenschap te kunnen bedrijven, wordt veel gebruikgemaakt van simulaties.

Universeel

Voor heel veel simulaties wordt speciale software ontwikkeld. Dat geldt bijvoorbeeld voor de voorspelling van het weer en het klimaat, en het analyseren van verschijnselen in de kosmos die in het echt te langzaam verlopen om goed te kunnen bestuderen (zoals het botsen van melkwegstelsels).

Veel simulaties hebben echter gemeenschappelijke kenmerken en daarom bestaat er ook een universeel systeem waarin je allerlei soorten simulaties kunt maken. Het heet NetLogo en is helemaal gratis.

Er is ook een onlineversie, NetLogo Web, met enigszins beperkte functionaliteit en een desktopversie met volledige functionaliteit en een grotere verwerkingssnelheid.

We richten ons in eerste instantie op de webversie, omdat deze voldoende materiaal biedt voor een kennismaking.

Kennismaking

Wanneer je de webversie hebt gekozen, wordt het programma geopend met een willekeurig voorbeeld. NetLogo Web werkt met programmaatjes (die Models worden genoemd). Om een indruk te krijgen van het systeem openen we Connected Chemistry Gas Combustion. We zijn in eerste instantie niet geïnteresseerd in het doel van het model, maar in het gebruik ervan.

Zoals je links kunt zien, is er een knop genaamd setup. Klik je daarop, dan verschijnen in het zwarte vlak rechts blauwe en witte bolletjes die moleculen zuurstof en waterstof voorstellen.

Links zie je ook de nodige schuifregelaars waarmee je verschillende parameters van de simulatie kunt aanpassen, zoals het aantal moleculen waarmee de simulatie begint. We laten ze even voor wat ze zijn en klikken naast de setup-knop op go/stop. Je ziet nu de moleculen rondzweven, maar verder gebeurt er niets.

Klik je nu links op de knop speed up & trace one molecule, dan krijgt één molecuul waterstof zoveel energie dat het bij een botsing een zuurstofmolecuul kan breken om zich er vervolgens aan te binden en water te vormen. Hierdoor ontstaat zelfs een kettingreactie. Klik op go/stop om de simulatie te stoppen.

De simulatie begint te lopen nadat we op de knop speed up & trace one molecule hebben geklikt.

Werking

Zoals je hebt kunnen zien terwijl de simulatie draaide, verschijnen er ook grafieken voor het aantal moleculen, en de temperatuur en druk van het gasmengsel. Het zal duidelijk zijn dat dit niet kan zonder het nodige programmeerwerk. Programma’s voor de verschillende simulaties zijn toegankelijk. Je vindt ze door omlaag te scrollen en te klikken op NetLogo Code.

Uiteraard kunnen we je in deze workshop onmogelijk de programmeertaal van NetLogo leren. We zullen daarom alleen de nodige voorbeelden bekijken die een goed beeld geven van de veelzijdigheid en werking van het systeem.

Het leren van deze voorbeelden wordt vergemakkelijkt doordat programma’s vaak uitgebreid zijn voorzien van commentaar (de teksten achter ;;) en doordat ze in functionele blokken zijn verdeeld. Klik je op het keuzemenu genaamd Jump to Prcocedure, dan zie je de segmenten van het programma, zoals setup, make-box en make-gas-molecules (waar de begintoestand van de simulatie wordt gemaakt). Hierdoor kun je op zeker moment zelf de gewenste elementen uit bestaande voorbeelden halen en gebruiken als startpunt voor je eigen simulaties. Verderop komen we nog terug op educatief materiaal om NetLogo te leren.

De onderliggende programma’s zijn gestructureerd en overzichtelijk.

Uitleg

Elke simulatie in NetLogo kun je van tekst en uitleg voorzien en deze vind je onder het kopje Model Info. Hier lees je dat dit specifieke model de manier toont waarop zuurstof en waterstof met elkaar reageren in een raketmotor. Ook kun je deze ruimte gebruiken om te beschrijven hoe je het model gebruikt, bijvoorbeeld waar de verschillende schuifregelaars voor dienen (onder het kopje How to use it).

Omdat NetLogo vaak wordt gebruikt voor educatieve doeleinden, bevat dit specifieke model ook de nodige informatie over de achtergrond van het experiment en suggesties voor verder gebruik en uitbreiding ervan (vanaf het kopje Things to notice).

Interactie

Helemaal bovenaan de interface staat achter Search the Models Library een keuzemenu. Klik op het driehoekje van de modellenlijst bovenin en typ in het zoekvak dat daaronder verschijnt het woord lunar. Je ziet nu het model Lunar Lander. Klik erop om het te openen.

Net als bij het eerste voorbeeld zie je een schuifregelaar genaamd model speed. Deze komen we vaker tegen en dient uiteraard om de simulatie te versnellen of vertragen. Versnellen willen we in dit geval zeker niet, want Lunar Lander is een simulatie waarin je het oeroude spelletje Maanlander kunt spelen. Hierin moet je een ruimteschip een zachte landing op de maan laten maken.

Na een klik op setup wordt een willekeurig landschap gegenereerd met een blauw landingsplatform en een rood ruimteschip. Zodra je op go klikt, start de simulatie en begint het schip onder invloed van de zwaartekracht te dalen. Aan jou de taak om met de toetsen J (links), L (rechts) en K (motor) het schip zachtjes op het platform te plaatsen.. Behalve dat je automatisch draaiende simulaties kunt maken, biedt NetLogo dus ook volop interactie.

Een versie van het oude spelletje Maanlander.

Model

Ten tijde van de coronapandemie werden regelmatig voorspellingen gedaan over de verspreiding van het virus. Dergelijke voorspellingen waren gebaseerd op modellen. Een voorbeeld van zo’n model is Virus on a network. Op basis van de eerdere paragrafen weet je inmiddels hoe je dit model kunt vinden, initiëren en uitvoeren.

In dit model raken gezonde mensen (blauwe bolletjes) besmet (rode bolletjes). Er is een kans op herstel (recovery-chance). Als dat gebeurt wordt een bolletje weer blauw. Er is ook een kans dat iemand resistent wordt (gain-resistance-chance, grijze bolletjes). Iemand die resistent is (en dus zelf niet ziek wordt) kan het virus nog wel doorgeven.

Het model is opgebouwd als netwerk omdat zo ook onze leefwereld in elkaar zit: we zijn allemaal onderdeel van overlappende netwerken van familie, vrienden en collega’s.

Het voorspellen van de verspreiding van een virus.

Een virus stoppen?

Daar is zelfs een spelletje over gemaakt

Data

Onder de verschillende schuifjes waarmee je de parameters van het model naar je hand kunt zetten, zie je het venster Network Status. Dit heeft zijn eigen menu (de drie streepjes). Klik je daarop, dan kun je de gemaakte grafiek afdrukken (Print chart) of opslaan in verschillende formaten, zoals Download PNG image.

Beweeg je de cursor over de grafiek, dan zie je de bijbehorende waarden in een pop-up. Deze waarden kun je ook downloaden, zodat je er vervolgens in een programma als Excel verder mee zou kunnen werken. Dat doe je via de menuoptie Download CSV.

Grafieken kun je afdrukken en opslaan. Ook de achterliggende data kun je opslaan.

Complex

Tijdens de coronapandemie (en andere epidemieën) overleden er mensen aan een besmetting. In deze simulatie zou je dat kunnen verwerken door een percentage van de rode bolletjes na een bepaalde tijd te verwijderen. Dat zou de simulatie nog realistischer maken. Er is nog een factor als het gaat om de voorspellende waarde van dit model: virussen muteren en een nieuwe variant brengt nieuwe parameters met zich mee als het gaat om de kans op overleven of resistentie opbouwen. Die parameters ken je echter pas als zo’n nieuwe mutatie al een tijdje rondwaart.

Daarmee zie je ook meteen een tekortkoming van het werken met modellen. Ja, wetenschappers doen hun uiterste best om modellen zo goed mogelijk te maken, maar het blijft een kwestie van het doen van voorspellingen op basis van (soms zeer) onvolledige gegevens.

Overigens vind je tussen de vele voorbeelden in NetLogo ook meer geavanceerde voorbeelden op het gebied van virusverspreiding (zoek op epiDEM).

Logo

In de paragraaf ‘Werking’ hebben we al even onder de motorkap van een model gekeken. Een tweede model waarbij we dat doen is Fireworks. In dit eenvoudige programma wordt het ontploffen van vuurwerk nagebootst. Je speelt zelf met dit model door het weer op te zoeken in het keuzemenu Search the Models Library en te klikken op de inmiddels bekende knoppen setup en go.

Een eenvoudig programma dat het ontploffen van vuurwerk nabootst.

NetLogo is gebaseerd op Logo, een programmeertaal die al in 1967 werd ontwikkeld en die vooral voor educatieve doeleinden is gemaakt. Logo bevat een belangrijke grafische component, de zogeheten turtle-grapics. Het idee daarbij is dat je een schildpad, die is voorzien van een tekenpen, opdrachten geeft voor zijn bewegingen en voor het al dan niet gebruiken van de pen. Instructies worden dan ook gegeven vanuit het perspectief van de schildpad en het idee is dat dat perspectief het voor beginnende programmeurs eenvoudiger maakt om de juiste instructies te bedenken.

Open je het vak NetLogo Code, dan zie je ook meermaals het woord turtles in het programma (bijvoorbeeld op regels 34 en 44). De verschillende blokken die beginnen met to en eindigen met end beschrijven de bewegingen van de schildpadden die staan voor de afgeschoten vuurpijl of voor de vallende en gloeiende fragmenten.

In de programmeertaal (Net)Logo spelen zogeheten turtle-graphics een grote rol.

Lokaal

Telkens wanneer je de lijst met voorbeelden opent, zie je de tekst Grayed out models don’t yet run in NetLogo Web. Met andere woorden: de webversie kan nog niet alles wat de desktopversie kan. Tijd om de desktopversie te bekijken.

Daarvoor keren we terug naar de startpagina van NetLogo en kiezen Desktop App en Download NetLogo. Hierna hoef je niet per se iets in te vullen, maar kun je gewoon op Download klikken. Tot slot kunnen we kiezen uit versies voor Linux, macOS en Windows. Wij kiezen de Windows-versie in 64 bit. Eenmaal gedownload biedt de installatie geen verrassingen.

Als alles geïnstalleerd is en je hebt gekozen voor het maken van bureaubladpictogrammen, dan zie je dat er maar liefst vier zijn aangemaakt (ook te vinden in het Startmenu). Wij kiezen voor NetLogo.

Openen

Via het menu File / Open kun je uiteraard zelfgemaakt modellen openen, maar de meegeleverde voorbeelden vind je – keurig in rubrieken verdeeld – in Models Library. Hier kiezen we Sample Models / System Dynamics / Wolf Sheep Predation (System Dynamics). Dit is een bekend model uit de biologie waarmee het telkens verschuivende evenwicht tussen jagers en prooidieren wordt nagebootst. Dit is tevens een van de modellen die je in de webversie nog niet kunt gebruiken.

Naast een venster met het programma zie je nu ook een venster genaamd System Dynamics Modeller. Dit is een geavanceerde mogelijkheid die alleen de desktopversie biedt en waarin je grafisch allerlei verbanden kunt definiëren. Wanneer je dubbelklikt op een element, dan kun je de waarde bekijken en eventueel aanpassen. Ook vind je in dit venster een tabblad Code met het leeuwendeel van het programma.

Het programmavenster bevat weer de bekende elementen setup en go, en wanneer je die uitvoert, zie je hoe de populaties wolven en schapen veranderen.

Dit venster bevat naast het tabblad Interface (de uitvoer) ook het tabblad Info met uitleg en het tabblad Code met programmacode. Die activeert in dit geval de hoofdmoot van de code in het andere venster.

In de desktopversie kun je op geavanceerde wijze modellen visueel opbouwen.

Widgets

Open in de desktopversie het model Curricular Models / Connected Chemistry Gas Combustion dat we eerder in de webversie bekeken. Daar zagen we – naast de programmacode – ook de verschillende schuifregelaars waarmee we parameters konden wijzigen, grafiekjes waarin waarden worden bijgehouden en natuurlijk het venster waarbinnen de moleculen bewegen. Al deze elementen van een simulatie worden aangeduid met de term Widgets.

In het lint met pictogrammen vind je alle beschikbare widgets wanneer je klikt op het driehoekje achter Button. Met een klik op Add en een klik op de plaats van bestemming kun je een widget toevoegen aan de gebruikersinterface van een programma. Er wordt dan een pop-up geopend waarin je de eigenschappen opgeeft.

Met widgets voeg je elementen toe aan de gebruikersinterface van je programma.

Tot slot

In het menu Help vind je heel veel bronnen waarmee je NetLogo verder kunt verkennen. Onder File / Models Library vind je onder het kopje Code Examples heel veel basisvoorbeelden die speciaal zijn bedoeld om de verschillende aspecten van de NetLogo-taal te leren.

Ben je daarmee eenmaal vertrouwd, dan kun je je op de meer geavanceerde mogelijkheden storten, zoals het zoeken naar specifieke uitkomsten van een simulatie met de losse module BehaviorSearch en 3D-visualisaties met NetLogo3D.

Ga je naar het menu Tools / Extensions, dan zie allerlei reeds geïnstalleerde en beschikbare extensies waarmee je de mogelijkheden nog verder kunt uitbreiden. Zo kun je vanuit NetLogo een Arduino-apparaat aansturen, video’s vastleggen van simulaties en nog veel meer.

Er valt dan ook nog heel wat te ontdekken met dit boeiende gereedschap!

Analyseer simulaties automatisch met BehaviorSearch.
Watch on YouTube
▼ Volgende artikel
Bloober Team kondigt horrorspel Layers of Fear 3 aan
Huis

Bloober Team kondigt horrorspel Layers of Fear 3 aan

De Poolse ontwikkelaar heeft Layers of Fear 3 aangekondigd, een nieuw deel in diens horrorgamefranchise.

Bloober Team hintte al een tijdje naar een nieuwe aankondiging - er was geruime tijd een timer te zien die afliep naar Valentijnsdag afgelopen weekend. Die timer bleek dus voor Layers of Fear 3 te zijn.

Er is nog geen gameplay van het spel getoond, maar er werd wel een live-action teaserfilmpje online geplaatst waarin een man het gericht 'The Sick Rose' van William Blake voorleest. Meer info over de game werd niet gegeven.

Watch on YouTube

In de eerste Layers of Fear-game uit 2016 besturen spelers een schilder die in een Victoriaans landhuis probeert zijn meesterwerk af te maken, terwijl het landhuis geheimen over zijn verleden onthult. Er kwam een vervolg uit, alsmede een remake uit 2023 die simpelweg 'Layers of Fear' heet en de verhalen van de eerste twee games combineert en nieuw materiaal toevoegt.

Bloober Team heeft de laatste jaren flink aan de weg getimmerd als leverancier van horrorspellen. Naast de Layers of Fear-games heeft het bedrijf ook de remake van Silent Hill 2 gemaakt, alsmede Cronos: The New Dawn, Blair Witch en The Medium. Het bedrijf werkt samen met Konami ook aan een remake van de eerste Silent Hill.

▼ Volgende artikel
Mixen, pureren en hakken? Deze Philips handmixer is dé keukenfavoriet van 2025
© Philips
Huis

Mixen, pureren en hakken? Deze Philips handmixer is dé keukenfavoriet van 2025

De Philips HR3781/20 Handmixer is door consumenten uitgeroepen tot Best Reviewed van het Jaar 2025. En dat is niet zonder reden: deze alleskunner overtuigt in prestaties, gemak en veelzijdigheid - en dat zie je terug in de reviews.

Partnerbijdrage - in samenwerking met Philips

De publieksfavoriet volgens échte gebruikers

De Best Reviewed van het Jaar-award draait niet om mooie verkooppraatjes, maar om ervaringen van mensen die het product echt hebben gebruikt. Op Kieskeurig.nl delen duizenden consumenten hun mening over apparaten, gebaseerd op hoe die in de praktijk bevallen. Die ongefilterde reviews vormen de basis voor de jaarlijkse awards. Alleen producten die consequent goed scoren op gebruiksgemak, prestaties en tevredenheid komen in aanmerking. De Philips HR3781/20 handmixer heeft zich een jaar lang bewezen in keukens door het hele land - en dat leverde hem een plek op als publieksfavoriet van het jaar.

Een mixer die méér kan

De Philips HR3781/20 is geen gewone handmixer. Deze krachtpatser uit de 5000-serie levert 500 watt vermogen, wat bovengemiddeld is in deze productcategorie. Of je nu luchtig beslag mixt, brooddeeg kneedt of een warme soep pureert - dit apparaat draait er zijn hand niet voor om.

Wat de set echt compleet maakt, zijn de meegeleverde accessoires: naast gardes en deeghaken krijg je ook een staafmixer-opzetstuk, een hakmolen én een maatbeker met slimme opbergfunctie. Alles past netjes in elkaar en is makkelijk op te bergen.

Ook aan het gebruiksgemak is gedacht. Dankzij het ergonomische ontwerp ligt de mixer prettig in de hand, en het antispat-ontwerp zorgt ervoor dat je keuken schoon blijft - zelfs bij het mengen van vloeibare ingrediënten. Met vijf snelheden en een turbofunctie pas je de kracht eenvoudig aan je bereiding aan.

©Philips

Waarom gebruikers deze mixer aanraden

Wat gebruikers vooral waarderen aan de Philips HR3781/20, is hoe veelzijdig en compleet hij is. Velen geven aan dat de mixer in korte tijd onmisbaar is geworden. Zo noemt iemand het "een multifunctionele handmixer, niet meer weg te denken uit de keuken door de vele opties en manieren van gebruik." Van beslag kloppen tot soep pureren en groenten hakken: alles werkt soepel, en de opzetstukken klik je eenvoudig vast. Een gebruiker schrijft: "Ik gebruik hem voor simpele dingen zoals beslag maken of slagroom kloppen, maar ook voor soep pureren en groenten hakken. De accessoires werken goed en klikken makkelijk vast."

Ook de krachtige motor maakt indruk: "Zelfs bij het kneden van zwaardere brooddegen houdt hij zich goed staande," merkt een reviewer op. Het antispat-ontwerp valt eveneens in de smaak, met name door de slimme softstartfunctie: "Daardoor zit niet de hele keuken onder de spetters als je begint met mixen." Daarnaast krijgt ook het opbergsysteem veel lof. Zoals iemand opmerkt: "De accessoires klik je gewoon vast in het deksel. Zo ligt er niets los rond en dat bespaart echt veel ruimte."

Al met al is de toon in de reviews overtuigend positief: een krachtige, praktische mixer die aanvoelt alsof je meerdere apparaten in één keer in huis haalt.

©Philips

Een eerlijk oordeel

Natuurlijk is geen enkel apparaat zonder minpunten. Sommige gebruikers vinden het snoer aan de korte kant, wat vooral in keukens met minder gunstig geplaatste stopcontacten wat behelpen kan zijn. Ook wordt genoemd dat de mixer bij langdurig gebruik wat zwaar in de hand kan liggen. En bij heel stevig deeg moet je soms even doorzetten. Toch blijken dit voor de meeste mensen geen dealbreakers. Ze roemen vooral de kracht, veelzijdigheid en het gemak waarmee je de mixer gebruikt én weer opbergt. Daardoor wegen de kleine nadelen niet op tegen de dagelijkse voordelen. Of je nu een fanatieke thuisbakker bent of gewoon een handige hulp zoekt die meerdere apparaten vervangt: de Philips HR3781/20 is een slimme, doordachte keuze - en dat zie je terug in de enthousiaste beoordelingen.

©Philips

De Philips 5000 Series HR3781/20 handmixer

Ontdek hem