Swarm模型突现行为特征分析及判定方法【摘要】突现作为复杂系统功能构成的一种方式，是复杂系统的重要特征之一。目前已有部分学者通过各种方法研究突现行为产生的机制，然而对突现特征研究至今依然未成体系，也没有系统的研究方法。通过建立适当的计算模型并对模型中突现行为进行研究，可以便捷地观察或计算突现系统演变过程中的典型特征，从而进一步探索突现产生的原因和条件。Swarm是基于自然界动物群集行为建立的一个仿生模型，具有规则简单、行为丰富的特征，为复杂系统突现行为的研究提供了一种简单的模式。本论文根据系统动力学建模方法，给出了Swarm模型的系统化定义，并在此基础上对Swarm突现产生过程中的动力学特征及混沌特征进行了分析。第一，在动力学特征方面，使用数学推理方法证明了在一定初始条件下，当Swarm发生突现行为时各动力学参量的均方差均收敛到一定取值范围，该结论也得到了仿真实验支持，即在特定条件下通过设定初始状态及模型参数可以有效约束Swarm模型的整体行为。其后，根据Swarm的动力学特征，总结了一套突现行为的动力学判定方法，实验表明此方法可以有效地判定Swarm系统突现是否发生及其发生的临界点。第二，在混沌特征方面，使用混沌理论方法，通过分...更多还原【Abstract】Emergence,asoneofthemostimportantpropertiesofcomplexsystem,makesawayforcomplexsystemtoproduceitsspatialortemporalfunction.Atpresent,manyresearcherstrytofindthegeneratingmechanismofemergencethroughvariesmethods.Buttherearenosystematicmethodsforemergenceanalysis.Itisacompactwaytoanalyzethecauseandconditionofemergencebyestablishingappropriatecomputermodelandobservingtheevolutionprocessinemergentbehavior.Swarmmodelisestabli...更多还原【关键词】复杂系统；突现；Swarm模型；特征；判定；【Keywords】complexsystem；emergence；Swarmmodel；property；judgment；摘要3-4Abstract4第一章绪论7-141.1研究背景及意义7-91.2研究现状及存在的问题9-121.2.1突现行为特征研究现状9-111.2.2研究领域存在的主要问题11-121.3论文主要工作及组织结构12-141.3.1论文主要工作12-131.3.2论文组织结构13-14第二章突现系统建模方法及相关理论基础14-242.1突现系统动力学建模方法14-172.1.1基于多Agent的建模方法14-152.1.2基于简单规则的仿生模型15-162.1.3基于人工势场的吸引-排斥模型162.1.4具有外部控制的动力学模型16-172.2Swarm模型简介及其特征定量分析17-212.2.1Swarm原始模型介绍17-182.2.2动力学参数特征挖掘18-192.2.3突现行为定量评价指标19-212.3混沌特征分析方法21-232.3.1关联维数21-222.3.2测度熵22-232.4本章小结23-24第三章Swarm突现特征分析及判定方法24-463.1突现特征研究思路243.2Swarm模型的系统化定义及行为24-273.2.1Swarm系统定义24-263.2.2Swarm行为观测26-273.3Swarm模型动力学参量特性定性推理27-323.3.1能量计算27-283.3.2动力学参量特性推理28-323.4Swarm模型动力学参量特性验证32-373.4.1动力学参量计算32-343.4.2动力学参量特性的实验验证34-373.5突现行为的动力学判定方法37-423.5.1突现判定算法构造思路373.5.2动力学参量变化规律分析37-393.5.3判定算法总结及验证39-423.6Swarm系统的混沌特征分析42-453.6.1系统演化混沌特征分析42-443.6.2系统演化有序性分析44-453.7本章小结45-46第四章Swarm定量评价指标有效性分析及应用46-544.1Swarm定量研究问题及角度46-474.2Swarm定量评价指标有效性分析47-504.2.1定量评价指标分类47-484.2.2定量评价指标的有效性验证48-504.3指标综合评价效果及应用实例50-534.3.1定量评价指标综合有效性总结50-514.3.2定量评价指标应用实例51-534.4本章小结53-54第五章Swarm行为展示及数据分析系统设计54-615.1需求分析54-555.2系统总体设计555.3系统详细设计55-575.3.1行为展示模块56-575.3.2数据分析模块575.3.3扩展模块575.4系统测试57-605.5本章小结60-61第六章总结及未来工作61-636.1全文总结616.2工作展望61-63致谢63-64攻硕期间从事的主要科研工作及发表的论文64-65参与研究的项目64发表论文64-65参考文献
