復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)的仿真技術(shù)研究與應(yīng)用.pdf

1、目前，復(fù)雜性科學(xué)已經(jīng)成為現(xiàn)代系統(tǒng)科學(xué)的一個(gè)主要研究方向，被譽(yù)為“21世紀(jì)的科學(xué)”。由于復(fù)雜系統(tǒng)自身的非線性、層級(jí)性等復(fù)雜性特征，基于還原論思想的傳統(tǒng)理論和研究方法在復(fù)雜性研究中往往顯得力不從心，而基于復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論的建模與仿真技術(shù)，采用演化的觀點(diǎn)，將系統(tǒng)中的單元看作“活的”適應(yīng)性主體，通過在計(jì)算機(jī)中建立現(xiàn)實(shí)對(duì)象的多主體模型，來研究具體的復(fù)雜系統(tǒng)。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，這種基于CAS理論的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)已經(jīng)成為研究復(fù)雜系統(tǒng)的必要

2、手段和主要途徑，并廣泛應(yīng)用于生物、生態(tài)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等不同領(lǐng)域的具體研究。有鑒于此，本文作者結(jié)合自己對(duì)一些具體復(fù)雜系統(tǒng)的研究體會(huì)，從理論、方法、應(yīng)用等幾個(gè)方面，對(duì)復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)的仿真技術(shù)進(jìn)行了全面深入的研究。 首先，從理論上歸納并總結(jié)了復(fù)雜性、復(fù)雜性科學(xué)、復(fù)雜系統(tǒng)等復(fù)雜性研究的基本概念和特征，分析了CAS理論的基本思想-適應(yīng)造就復(fù)雜性，闡述了CAS理論的幾個(gè)重要概念：聚集、非線性、流、多樣性、標(biāo)志、內(nèi)部模型和積木塊，明確指出CAS系

3、統(tǒng)的核心就是系統(tǒng)的適應(yīng)性主體，并在此基礎(chǔ)上討論了適應(yīng)性主體的特征及其主體性描述。 其次，從演化算法上分析了復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)的演化理論，在對(duì)CAS系統(tǒng)的演化過程進(jìn)行數(shù)學(xué)描述的基礎(chǔ)上，提出了層級(jí)CAS演化的數(shù)學(xué)模型，并對(duì)遺傳算法、分類器系統(tǒng)和協(xié)同進(jìn)化分別進(jìn)行了討論，闡述了各自的特點(diǎn)、算法以及在復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)研究中的應(yīng)用，尤其對(duì)分類器系統(tǒng)在主體適應(yīng)和學(xué)習(xí)中的應(yīng)用、協(xié)同進(jìn)化對(duì)應(yīng)CAS系統(tǒng)中組織層級(jí)結(jié)構(gòu)的重要意義進(jìn)行了重點(diǎn)分析。 再次，

4、從仿真技術(shù)上歸納并總結(jié)了計(jì)算機(jī)仿真的基本理論，包括基本的概念、關(guān)系和流程等，然后重點(diǎn)研究了多主體系統(tǒng)的建模理論，闡述基于多主體的建模思想、方法和步驟，接著對(duì)比分析了幾種常見的CAS仿真平臺(tái)，建立了CAS系統(tǒng)的基本模型CAS-CM和層級(jí)模型CAS-HM，并對(duì)仿真模型的穩(wěn)定性和計(jì)算復(fù)雜性進(jìn)行了討論。 最后，在仿真應(yīng)用上，研究了兩個(gè)具體的復(fù)雜系統(tǒng)模型：少數(shù)者博弈模型和多人的重復(fù)囚徒困境模型，分別從不同的角度對(duì)前面的理論和方法進(jìn)行了實(shí)踐

5、和創(chuàng)新。模型一對(duì)適應(yīng)性主體的內(nèi)部模型進(jìn)行了分析和創(chuàng)新，提出了基于非完備策略和缺席的等級(jí)制度的個(gè)體策略機(jī)制，從而推動(dòng)個(gè)體協(xié)作程度和系統(tǒng)適應(yīng)度的整體上升；模型二提出了分級(jí)編碼的策略方案和基于協(xié)議競爭模式的雙層演化模型，并對(duì)演化過程中的階段性均衡進(jìn)行了定性分析和定量計(jì)算，為多人囚徒問題的研究開辟了新的思路。 縱觀全文，作者從基礎(chǔ)理論、演化算法、仿真技術(shù)及實(shí)際應(yīng)用等多個(gè)方面對(duì)復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)的建模與仿真進(jìn)行了深入分析和研究，在層級(jí)演化的數(shù)學(xué)