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內容簡介

　　《復雜適應性係統建模與多Agent仿真及應用》闡述復雜適應性係統建模與多Agent仿真的相關概念、原理和方法，對跨流域調水係統建模與仿真應用進行深入介紹和討論。《復雜適應性係統建模與多Agent仿真及應用》詳細介紹復雜性科學、復雜適應性係統、Agent與多Agent係統、Agent仿真等理論和方法。並以南水北調東綫工程調度係統為例，以復雜適應性係統理論為指導，研究跨流域調水係統結構及行為特徵，建立跨流域調水係統多Agent仿真係統，設計仿真情境並進行仿真實驗。

目錄

前言
第1章 緒論 1
1.1 復雜性科學及其發展 1
1.1.1 復雜性科學 1
1.1.2 復雜性科學研究進展 3
1.2 復雜係統主要研究方法 6
1.2.1 傳統的研究方法 6
1.2.2 計算機模擬方法 7
1.3 跨流域調水係統復雜性 11
1.3.1 跨流域調水係統特徵 11
1.3.2 水資源係統的復雜性 12
1.3.3 南水北調東綫工程調度係統復雜性 13
參考文獻 16
第2章 復雜適應性係統(CAS)理論及建模方法 21
2.1 復雜適應性係統原理 21
2.1.1 CAS概念 21
2.1.2 CAS特徵與機製 21
2.1.3 CAS主要特點 24
2.2 復雜適應性係統建模 25
2.2.1 CAS建模 25
2.2.2 CAS建模問題 26
2.2.3 CAS建模方法 28
2.3 基於多Agent的復雜適應性係統建模方法 30
2.3.1 復雜係統建模與應用軟件建模的比較 30
2.3.2 CASSM方法的建模階段及描述元素 31
2.3.3 CASSM擴展圖例 32
2.3.4 建模步驟和流程 34
參考文獻 36
第3章 多Agent係統相關理論 40
3.1 Agent與多Agent係統 40
3.1.1 Agent 40
3.1.2 多Agent係統 43
3.2 Agent的特徵及結構 44
3.2.1 Agent基本特性 44
3.2.2 Agent的理性與智能 45
3.2.3 Agent自主性的實現 46
3.2.4 BDI模型的形式化描述 47
3.3 Agent慎思結構模型 48
3.3.1 基於謂詞邏輯的慎思結構模型 48
3.3.2 基於實用推理的慎思結構模型 50
3.4 多Agent間交互及協調機製 53
3.4.1 多Agent間的交互關係 53
3.4.2 多Agent間的閤作與協調 56
3.4.3 多Agent閤作與協調機製 57
參考文獻 58
第4章 復雜適應性係統Agent仿真方法 62
4.1 仿真Agent及混閤結構模型 62
4.1.1 軟件Agent和仿真Agent 62
4.1.2 混閤結構模型 64
4.1.3 基於知識的控製層結構 65
4.1.4 反應層和交互管理部件 65
4.2 仿真Agent抽象結構模型 68
4.2.1 仿真Agent抽象結構 68
4.2.2 仿真Agent抽象環境與行為結構 69
4.3 仿真Agent慎思結構模型 70
4.3.1 仿真Agent實用推理模型結構 70
4.3.2 仿真Agent的承諾策略 73
4.3.3 仿真Agent意圖的修正 76
4.3.4 仿真Agent慎思層功能模塊的實驗驗證 78
4.4 仿真Agent學習器研究與設計 82
4.4.1 機器學習與Agent學習 82
4.4.2 基於多重免疫的改進遺傳算法學習層模型 83
4.4.3 學習層MIGA算法的實驗及結果評價 88
4.5 仿真係統中的多Agent協調模型 90
4.5.1 多Agent協調模型 90
4.5.2 多Agent協調的交互過程 91
參考文獻 92
第5章 基於CAS的跨流域調水係統建模 96
5.1 跨流域調水係統特性分析 96
5.1.1 外部環境與調水管理係統的交互策略 97
5.1.2 用水戶的水量需求特性 97
5.1.3 可供水量和缺水量特徵 98
5.2 跨流域調水組織管理 101
5.3 跨流域調水係統建模要素識彆 102
5.3.1 係統的實體分類及交互關係 102
5.3.2 跨流域調水係統宏觀結構 103
5.4 跨流域調水係統概念模型 104
5.4.1 功能層次劃分及實體聚集 104
5.4.2 交互關係及跨流域調水概念模型 105
5.5 基於閤同網的多Agent間閤作模型 106
5.5.1 仿真係統中多Agent間的交互關係 106
5.5.2 基於閤同網的多Agent閤作模型 107
5.5.3 Consumer-Supplier閤同網交互的實現 110
參考文獻 111
第6章 跨流域調水多Agent仿真114
6.1 跨流域調水係統仿真目標 114
6.1.1 係統研究邊界 114
6.1.2 邊界內的自然及社會特徵 115
6.1.3 仿真係統的研究目標 116
6.2 仿真模型概化及模型的空間時間結構 118
6.2.1 仿真模型概化原則及假設 118
6.2.2 仿真模型空間概化 119
6.2.3 輸水河道概化 119
6.2.4 仿真模型時間調度與運行日曆 121
6.3 仿真係統的實體分類及交互關係 122
6.3.1 係統中實體的分類及特徵 122
6.3.2 仿真係統中實體間交互關係 124
6.4 用水實體行為 125
6.4.1 農業用水實體 125
6.4.2 居民生活用水實體 128
6.4.3 工業用水實體 130
6.5 管理實體行為 132
6.5.1 調水管理實體 132
6.5.2 供水管理實體 134
6.5.3 政府實體 136
6.6 監測實體行為 137
6.6.1 降水模擬實體 138
6.6.2 河道、湖泊監測實體 139
參考文獻 141
第7章 仿真係統設計及仿真實驗 143
7.1 基於Agent的仿真平颱 143
7.1.1 基於Agent的仿真平颱選擇 143
7.1.2 Swarm仿真平颱 143
7.1.3 基於Swarm的仿真軟件結構 144
7.2 Swarm仿真軟件的設計與實現方法 145
7.3 仿真係統軟件設計 145
7.3.1 仿真係統結構 145
7.3.2 仿真係統設計 146
7.4 仿真軟件運行及結果 150
7.4.1 仿真實驗背景描述 150
7.4.2 仿真係統指標體係及仿真情境設計 150
7.5 仿真實驗與結果分析 152
7.5.1 仿真實驗說明 152
7.5.2 實驗結果與分析 153
參考文獻 162
索引 165

精彩書摘

　　《復雜適應性係統建模與多Agent仿真及應用》：
　　第1章 緒論
　　復雜性科學是以復雜性和復雜係統為研究對象的一門廣泛交叉的新興科學。本章從復雜性、復雜係統和復雜性科學的角度齣發，介紹復雜性科學及其發展和復雜係統的主要研究方法。以跨流域調水係統為研究對象，研究調水係統的復雜性，介紹跨流域調水係統的特徵、水資源係統的復雜性及南水北調東綫工程調度係統的復雜性。
　　1.1 復雜性科學及其發展
　　1.1.1 復雜性科學
　　復雜性科學(science of complexity)是一門新興的邊緣、交叉學科[1；2]。國外有學者稱復雜性科學是科學史上繼相對論和量子力學之後的又一次革命[3]。國內成思危教授認為它是係統科學發展的一個新階段[4；5]，戴汝為院士稱其為“21世紀的科學”[6]。復雜性科學打破瞭綫性、均衡、簡單還原的傳統範式，而緻力於研究非綫性、非均衡和復雜係統帶來的種種新問題[1]。
　　復雜性科學研究興起於20世紀80年代，起源可以追溯到20世紀中期係統科學的齣現[7]。20世紀40年代，維納(Wiener)提齣瞭以信息、反饋和控製為特徵的思想，建立瞭控製論[8]，並在自動控製方麵取得瞭巨大成功；同期，香農(Shannon)建立瞭信息論[9]；貝塔朗菲(Bertalanffy)提齣一般係統論[10]，這些理論成為係統科學的起點，也是係統科學的第一代係統觀。但是，第一代係統觀在生命科學和社會科學中的運用並不成功，使人們認識到第一代係統觀的局限性。20世紀70年代，普利高津(Prigogine)和哈肯(Hanken)提齣瞭耗散結構理論和協同學，從熱力學的觀點延伸瞭係統的概念，提齣瞭隨機性和確定性對立統一的思想，從新的角度分析瞭復雜物理現象中的自組織、相變等概念，使人們對係統的認識提高到新層次，成為研究係統問題的第二代係統觀。但是普利高津的係統觀在社會經濟領域應用時，仍然不能很好地描述係統的現象，錶現齣第二代係統觀的局限性。20世紀80年代，霍蘭(Holland)、安德森(Anderson)、蓋爾曼(Gell-Mann)等創立瞭復雜科學研究機構聖達菲(SantaFe)研究所，研究內容包括復雜經濟係統、社會係統、人工生命等，由此標誌著復雜性科學的興起[11-15]。
　　復雜性科學以復雜性和復雜係統為研究對象。由於復雜性和復雜係統涉及麵廣，內容和範疇不盡相同，因而，復雜性科學呈現齣非綫性、不確定性、自組織性和湧現性等特徵。
　　復雜性問題由貝塔朗菲於1982年在他撰寫的《生物有機體係統》論文中首次提齣。隨之，懷特梅的《有機體的哲學》論文也發錶瞭類似觀點[16]。此後，許多科學傢和學者，如馮 諾依曼、維納、哈肯及錢學森等，對此進行瞭多方麵的研究，並作齣瞭重要貢獻。
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