復(fù)雜系統(tǒng)脆性理論及其理論框架的研究.pdf

1、隨著社會的進步、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我們所面對的控制對象也越來越復(fù)雜，因此對于復(fù)雜系統(tǒng)的研究成為了當(dāng)前的研究熱點。 復(fù)雜系統(tǒng)除了普遍認為所具有的開放性、復(fù)雜性、巨量性、進化與涌現(xiàn)性、層次性之外，還具有脆性，而且指出脆性作為復(fù)雜系統(tǒng)的一個基本特性是客觀存在的。本論文以復(fù)雜系統(tǒng)作為研究對象，在所提出的脆性是復(fù)雜系統(tǒng)的一個基本特性的理論基礎(chǔ)之上，綜合現(xiàn)有的復(fù)雜系統(tǒng)脆性研究成果，深入研究脆性的定義、特點和模型的基礎(chǔ)，研究復(fù)雜系統(tǒng)脆性的相關(guān)概

2、念、理論。 首先，本文對復(fù)雜系統(tǒng)脆性的定義和特點進行研究。從材料力學(xué)領(lǐng)域關(guān)于脆性的定義出發(fā)，將其引申到復(fù)雜系統(tǒng)特性的研究中。復(fù)雜系統(tǒng)脆性重點強調(diào)崩潰的連鎖效應(yīng)，即由于復(fù)雜系統(tǒng)中的某一子系統(tǒng)的崩潰，引發(fā)的連鎖的崩潰效應(yīng)，會使整個復(fù)雜系統(tǒng)崩潰。以脆性定義為基礎(chǔ)，分析了復(fù)雜系統(tǒng)脆性的基本特點。脆性具有以下的特點：隱藏性、伴隨性、作用結(jié)果的表現(xiàn)形式的多樣性、作用結(jié)果危害的嚴(yán)重性、子系統(tǒng)之間的非合作博弈關(guān)系是復(fù)雜系統(tǒng)脆性的一個根源、連鎖性

3、、延時性、整合性。由此，本文建立復(fù)雜系統(tǒng)脆性研究的理論框架。 其次，本文提出了具有普適性一般系統(tǒng)數(shù)學(xué)描述的復(fù)雜系統(tǒng)的定義。因為元胞自動機是模擬復(fù)雜性行為，研究復(fù)雜系統(tǒng)的一種有效的工具。它能通過簡單的基元和簡單的規(guī)則產(chǎn)生復(fù)雜現(xiàn)象，從而具有模擬復(fù)雜系統(tǒng)的能力。應(yīng)用元胞自動機建立起了復(fù)雜系統(tǒng)脆性的幾種常見脆性模型，進一步說明了復(fù)雜系統(tǒng)脆性的發(fā)生過程。對脆性源、脆性接收者、脆性過程所組成的脆性表現(xiàn)基本單元進行分析；以惡性傳染病的傳播為例

4、，應(yīng)用元胞自動機對復(fù)雜系統(tǒng)脆性發(fā)生的演化過程進行仿真。 再次，建立復(fù)雜系統(tǒng)脆性風(fēng)險模型。建立脆性風(fēng)險熵的概念并對復(fù)雜系統(tǒng)從內(nèi)因和外因兩方面進行分析。復(fù)雜系統(tǒng)脆性問題的最大難點在于難以定量研究，本文從傳統(tǒng)熵理論出發(fā)，分析脆性風(fēng)險熵的一系列性質(zhì)，為進一步定量研究復(fù)雜系統(tǒng)脆性問題打下基礎(chǔ)。利用獨立分量分析理論和方法，結(jié)合復(fù)雜系統(tǒng)脆性基元，分析復(fù)雜系統(tǒng)脆性影響源。獨立分量分析的根本原理是通過分析多維觀測數(shù)據(jù)間的高階統(tǒng)計相關(guān)性，找出相互獨