復(fù)雜系統(tǒng)仿真及應(yīng)用

內(nèi)容概要

本書較全面地介紹了用微觀仿真方法從事復(fù)雜系統(tǒng)研究所需的基礎(chǔ)知識(shí)和建模仿真技術(shù)，對(duì)相關(guān)領(lǐng)域的研究前沿進(jìn)行了歸納，是復(fù)雜系統(tǒng)仿真領(lǐng)域中一本實(shí)用、新穎、全面的讀物。
 微觀仿真是一種新穎的仿真技術(shù)，是進(jìn)行復(fù)雜系統(tǒng)研究的有效手段。
元胞自動(dòng)機(jī)和多主體仿真是兩種重要的微觀仿真方法，在許多領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。本書在傳統(tǒng)離散事件系統(tǒng)仿真的基礎(chǔ)上，對(duì)這兩種方法進(jìn)行了系統(tǒng)全面的介紹，闡明了其基本原理、建模思想，提出了仿真框架，討論了實(shí)現(xiàn)技術(shù)。結(jié)合研究實(shí)例分別介紹了這些方法在工程、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等領(lǐng)域的典型應(yīng)用，討論了經(jīng)典模型的擴(kuò)展。
本書結(jié)合作者多年來的研究成果，用實(shí)例的形式介紹了模型建立、仿真實(shí)現(xiàn)、結(jié)果分析等方面的知識(shí)，提供了詳細(xì)、全面的技術(shù)信息，便于讀者參考。
本書可作為高等院校管理科學(xué)與工程、經(jīng)濟(jì)學(xué)、社會(huì)科學(xué)、系統(tǒng)工程等專業(yè)研究生的教材，也可供管理科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、復(fù)雜性科學(xué)等領(lǐng)域研究人員參考。

書籍目錄

第1章  緒論
  1.1  復(fù)雜系統(tǒng)與系統(tǒng)模型
    1.1.1  系統(tǒng)概念
    1.1.2  復(fù)雜性與復(fù)雜系統(tǒng)
    1.1.3  系統(tǒng)模型
  1.2  系統(tǒng)仿真
    1.2.1  仿真概念與仿真技術(shù)
    1.2.2  經(jīng)典仿真技術(shù)
    1.2.3  微觀仿真技術(shù)
  1.3  復(fù)雜系統(tǒng)微觀仿真
    1.3.1  微觀仿真的適用性
    1.3.2  微觀仿真的理論應(yīng)用
    1.3.3  微觀仿真的實(shí)際應(yīng)用
    1.3.4  微觀仿真存在的問題
第2章  離散事件系統(tǒng)仿真
  2.1  離散事件系統(tǒng)仿真模型
    2.1.1  時(shí)間的仿真
    2.1.2  事件的仿真
    2.1.3  離散事件系統(tǒng)仿真流程
  2.2  排隊(duì)系統(tǒng)仿真
    2.2.1  排隊(duì)系統(tǒng)概述
    2.2.2  單服務(wù)臺(tái)排隊(duì)系統(tǒng)仿真
    2.2.3  單級(jí)多服務(wù)臺(tái)排隊(duì)系統(tǒng)仿真
    2.2.4  多級(jí)多服務(wù)臺(tái)排隊(duì)系統(tǒng)仿真
    2.2.5  其他類型的排隊(duì)系統(tǒng)
  2.3  庫存系統(tǒng)仿真
    2.3.1  庫存系統(tǒng)概述
    2.3.2  庫存系統(tǒng)仿真
    2.3.3  多周期提前訂貨有折扣的庫存系統(tǒng)仿真
    2.3.4  其他類型的庫存系統(tǒng)
  2.4  仿真設(shè)計(jì)
    2.4.1  排隊(duì)系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì)
    2.4.2  救護(hù)系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)
第3章  仿真數(shù)據(jù)處理
  3.1  隨機(jī)數(shù)與隨機(jī)變量
    3.1.1  隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生
    3.1.2  隨機(jī)變量的產(chǎn)生
  3.2  數(shù)據(jù)收集與分析
    3.2.1  數(shù)據(jù)收集
    3.2.2  分布類型識(shí)別
    3.2.3  參數(shù)估計(jì)
    3.2.4  分布假設(shè)檢驗(yàn)
  3.3  單系統(tǒng)仿真輸出分析
    3.3.1  終態(tài)仿真
    3.3.2  穩(wěn)態(tài)仿真
  3.4  多系統(tǒng)仿真輸出分析
    3.4.1  兩系統(tǒng)比較
    3.4.2  多系統(tǒng)比較
第4章  元胞自動(dòng)機(jī)
  4.1  元胞自動(dòng)機(jī)概述
    4.1.1  元胞自動(dòng)機(jī)的起源與發(fā)展
    4.1.2  幾類重要的元胞自動(dòng)機(jī)
    4.1.3  元胞自動(dòng)機(jī)的動(dòng)力學(xué)特征
    4.1.4  元胞自動(dòng)機(jī)的應(yīng)用
  4.2  元胞自動(dòng)機(jī)模型
    4.2.1  元胞自動(dòng)機(jī)定義
    4.2.2  網(wǎng)格和鄰元
    4.2.3  狀態(tài)更新規(guī)則
  4.3  元胞自動(dòng)機(jī)仿真技術(shù)
    4.3.1  模型的構(gòu)建
    4.3.2  仿真技術(shù)
    4.3.3  仿真流程
  4.4  流言模型
    4.4.1  基本的流言模型
    4.4.2  概率規(guī)則的流言模型
    4.4.3  帶遺忘的流言模型
  4.5  多數(shù)模型
  4.6  艾滋病傳播模型
    4.6.1  艾滋病傳播理論研究
    4.6.2  艾滋病的傳播特性
    4.6.3  艾滋病傳播的CA模型
    4.6.4  艾滋病傳播仿真技術(shù)
    4.6.5  仿真結(jié)果
  4.7  遷移模型
    4.7.1  個(gè)體遷移與種族隔離
    4.7.2  CA遷移模型
    4.7.3  遷移模型仿真技術(shù)
    4.7.4  仿真結(jié)果
第5章  多主體仿真
  5.1  主體與多主體系統(tǒng)
    5.1.1  主體概念
    5.1.2  多主體系統(tǒng)
    5.1.3  主體的一般結(jié)構(gòu)
    5.1.4  主體之間的通信與交互
  5.2  多主體建模與仿真
    5.2.1  多主體建模思想
    5.2.2  多主體仿真研究框架
    5.2.3  多主體系統(tǒng)模型的建立
    5.2.4  多主體仿真與其他仿真方法的比較
  5.3  多主體仿真模型的實(shí)現(xiàn)
    5.3.1  主體的構(gòu)建技術(shù)
    5.3.2  主體的學(xué)習(xí)算法
  5.4  多主體仿真在經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用
  5.5  Aspen經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)多主體仿真模型
    5.5.1  Aspen簡介
    5.5.2  Aspen基本模型
    5.5.3  Aspen模型的擴(kuò)展
  5.6  多主體仿真在社會(huì)科學(xué)中的應(yīng)用實(shí)例
    5.6.1  信用制度與合作
    5.6.2  IPD情景下的人工社會(huì)
    5.6.3  信用制度的引入
    5.6.4  仿真結(jié)果分析與結(jié)論
第6章  復(fù)雜系統(tǒng)仿真工具
  6.1  簡介
    6.1.1  復(fù)雜系統(tǒng)仿真的技術(shù)途徑
    6.1.2  常用仿真工具比較
  6.2  多主體仿真框架Swarm
    6.2.1  Swarm的主要特點(diǎn)
    6.2.2  Swarm的類庫結(jié)構(gòu)
    6.2.3  Swarm仿真程序的層次結(jié)構(gòu)
    6.2.4  Swarm仿真程序的建立步驟
  6.3  多主體仿真平臺(tái)NetLogo
    6.3.1  NetLogo的主要特點(diǎn)
    6.3.2  NetLogo仿真框架
    6.3.3  生態(tài)系統(tǒng)建模實(shí)例
    6.3.4  NetLogo常用建模技術(shù)
    6.3.5  NetLogo高級(jí)特性
第7章  道路交通多主體仿真
  7.1  道路交通仿真
    7.1.1  道路交通系統(tǒng)的特點(diǎn)
    7.1.2  道路交通系統(tǒng)仿真
    7.1.3  多主體仿真的適用性
  7.2  交通流多主體仿真平臺(tái)
    7.2.1  總體結(jié)構(gòu)
    7.2.2  主體之間的協(xié)調(diào)與交互
    7.2.3  人-車單元的結(jié)構(gòu)
    7.2.4  路網(wǎng)描述
    7.2.5  信號(hào)燈主體結(jié)構(gòu)
  7.3  人-車單元微觀模型
    7.3.1  車輛運(yùn)動(dòng)集成框架
    7.3.2  縱向運(yùn)動(dòng)模型
    7.3.3  換道模型
  7.4  仿真研究實(shí)例
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

第2章　離散事件系統(tǒng)仿真離散事件系統(tǒng)仿真是在計(jì)算機(jī)上模擬一個(gè)真實(shí)的離散系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)運(yùn)行過程。首先需要對(duì)這個(gè)真實(shí)系統(tǒng)建立一個(gè)仿真模型；其次，需要確定模型的各個(gè)參數(shù)。確定了參數(shù)后仿真模型就能完整地描述被仿真的真實(shí)系統(tǒng)。仿真模型的實(shí)現(xiàn)即將仿真模型轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)程序，該程序在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的過程就是真實(shí)系統(tǒng)的再現(xiàn)過程。此時(shí)可以改變各種參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，預(yù)測(cè)效果。本章敘述離散事件系統(tǒng)的建模仿真技術(shù)，以經(jīng)典的排隊(duì)系統(tǒng)和庫存系統(tǒng)為例具體介紹建模仿真過程；最后介紹仿真設(shè)計(jì)，它是對(duì)傳統(tǒng)仿真技術(shù)的擴(kuò)展，并結(jié)合實(shí)例進(jìn)行論述。2．1 離散事件系統(tǒng)仿真模型離散事件系統(tǒng)仿真模擬一個(gè)時(shí)間段內(nèi)真實(shí)系統(tǒng)的運(yùn)行過程。離散事件系統(tǒng)的狀態(tài)只在一些離散的時(shí)間點(diǎn)上發(fā)生變化，而狀態(tài)的改變是由于系統(tǒng)中事件的發(fā)生。對(duì)離散事件系統(tǒng)仿真有三種常用的仿真策略：事件調(diào)度法、活動(dòng)掃描法和進(jìn)程交互法。其中事件調(diào)度法比較常見，也容易理解，下面以事件調(diào)度法為例進(jìn)行講述。在離散事件系統(tǒng)仿真中需要對(duì)時(shí)間及事件進(jìn)行描述與處理。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、時(shí)鐘推進(jìn)、事件表、各類事件的處理等組成了離散事件系統(tǒng)的仿真模型。各類實(shí)體數(shù)量、屬性、事件發(fā)生規(guī)律等參數(shù)是仿真模型中的數(shù)據(jù)。2．1．1 時(shí)間的仿真1．仿真鐘真實(shí)系統(tǒng)在真實(shí)的時(shí)間維度中運(yùn)行，仿真模型的運(yùn)行也需要時(shí)間坐標(biāo)，所以在仿真模型中設(shè)置了一個(gè)仿真的時(shí)間變量，稱為仿真鐘，仿真鐘的數(shù)值表示了仿真模型的運(yùn)行時(shí)刻，它是對(duì)真實(shí)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)刻的模擬。仿真鐘是仿真中的時(shí)間控制部件，是任何離散事件系統(tǒng)仿真中不可缺少的組成部分。在真實(shí)的時(shí)間系統(tǒng)中有秒、分、時(shí)、天等多個(gè)時(shí)間計(jì)量單位，而仿真鐘只設(shè)定一個(gè)時(shí)間計(jì)量單位，該時(shí)間單位的量綱可以根據(jù)被仿真系統(tǒng)而定。

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