Vicsek模型研究及其突現(xiàn)行為分析.pdf

1、突現(xiàn)是復(fù)雜系統(tǒng)中通過個體間的非線性交互作用而產(chǎn)生的群體行為，是復(fù)雜系統(tǒng)表現(xiàn)出來的高層次事物整體所具有而其組分不具有的一種新特性。針對突現(xiàn)現(xiàn)象的研究已經(jīng)成為復(fù)雜系統(tǒng)及復(fù)雜性科學(xué)研究熱點，突現(xiàn)計算思想為研究群體智能提供了一種新的方法。當(dāng)前具有突現(xiàn)特性的生物群體模型得到大量理論和應(yīng)用研究，而Vicsek模型作為根據(jù)磁極自旋建立起來的模擬生物鳥群飛行的動力學(xué)模型，是群體系統(tǒng)突現(xiàn)行為研究的基礎(chǔ)模型之一。
　　 本論文以Vicsek模型為研

2、究對象，展開了如下研究:
　　 首先，針對Vicsek模型當(dāng)前不同類型的改進模型均存在個體速率相同、方向不同等不符合實際的情況，根據(jù)自然界真實鳥群中存在短程排斥、遠程吸引以及初始態(tài)個體速度大小方向各不相同的特點，提出了一個基于吸引/排斥權(quán)重的改進模型(WAR-Vicsek)。仿真測試表明，該模型能更真實地反映鳥群的隊列行為，且出現(xiàn)了更豐富的突現(xiàn)行為，是對突現(xiàn)計算模型的補充。
　　 其次，針對突現(xiàn)行為定量判定指標缺少普適性

3、證明的問題，將現(xiàn)有的鄰域個體分布指數(shù)和平均個體聚類度等突現(xiàn)性判定指標引入WAR-Vicsek模型，并對其突現(xiàn)行為進行了定量分析。仿真實驗表明，這些判定指標的曲線變化過程能有效反映突現(xiàn)行為發(fā)生的階段，從而驗證了這套判定指標在該模型上具備適用性。
　　 然后，針對WAR-Vicsek模型的突現(xiàn)性，從動力學(xué)角度引入并分析了速度標準差、平均鄰域中心偏移差兩個特征量。理論證明和實驗均表明，突現(xiàn)行為發(fā)生后這兩個特征量均收斂于某取值范圍內(nèi)，因