復雜適應系統的仿真技術研究與應用.pdf

1、目前，復雜性科學已經成為現代系統科學的一個主要研究方向，被譽為“21世紀的科學”。由于復雜系統自身的非線性、層級性等復雜性特征，基于還原論思想的傳統理論和研究方法在復雜性研究中往往顯得力不從心，而基于復雜適應系統理論的建模與仿真技術，采用演化的觀點，將系統中的單元看作“活的”適應性主體，通過在計算機中建立現實對象的多主體模型，來研究具體的復雜系統。隨著計算機科學技術的迅猛發(fā)展，這種基于CAS理論的計算機仿真技術已經成為研究復雜系統的必要

2、手段和主要途徑，并廣泛應用于生物、生態(tài)、社會、經濟等不同領域的具體研究。有鑒于此，本文作者結合自己對一些具體復雜系統的研究體會，從理論、方法、應用等幾個方面，對復雜適應系統的仿真技術進行了全面深入的研究。 首先，從理論上歸納并總結了復雜性、復雜性科學、復雜系統等復雜性研究的基本概念和特征，分析了CAS理論的基本思想-適應造就復雜性，闡述了CAS理論的幾個重要概念：聚集、非線性、流、多樣性、標志、內部模型和積木塊，明確指出CAS系

3、統的核心就是系統的適應性主體，并在此基礎上討論了適應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雜適應系統的演化理論，在對CAS系統的演化過程進行數學描述的基礎上，提出了層級CAS演化的數學模型，并對遺傳算法、分類器系統和協同進化分別進行了討論，闡述了各自的特點、算法以及在復雜適應系統研究中的應用，尤其對分類器系統在主體適應和學習中的應用、協同進化對應CAS系統中組織層級結構的重要意義進行了重點分析。 再次，

4、從仿真技術上歸納并總結了計算機仿真的基本理論，包括基本的概念、關系和流程等，然后重點研究了多主體系統的建模理論，闡述基于多主體的建模思想、方法和步驟，接著對比分析了幾種常見的CAS仿真平臺，建立了CAS系統的基本模型CAS-CM和層級模型CAS-HM，并對仿真模型的穩(wěn)定性和計算復雜性進行了討論。 最后，在仿真應用上，研究了兩個具體的復雜系統模型：少數者博弈模型和多人的重復囚徒困境模型，分別從不同的角度對前面的理論和方法進行了實踐

5、和創(chuàng)新。模型一對適應性主體的內部模型進行了分析和創(chuàng)新，提出了基于非完備策略和缺席的等級制度的個體策略機制，從而推動個體協作程度和系統適應度的整體上升；模型二提出了分級編碼的策略方案和基于協議競爭模式的雙層演化模型，并對演化過程中的階段性均衡進行了定性分析和定量計算，為多人囚徒問題的研究開辟了新的思路。 縱觀全文，作者從基礎理論、演化算法、仿真技術及實際應用等多個方面對復雜適應系統的建模與仿真進行了深入分析和研究，在層級演化的數學