復雜系統(tǒng)仿真及應用

內(nèi)容概要

本書較全面地介紹了用微觀仿真方法從事復雜系統(tǒng)研究所需的基礎知識和建模仿真技術，對相關領域的研究前沿進行了歸納，是復雜系統(tǒng)仿真領域中一本實用、新穎、全面的讀物。
 微觀仿真是一種新穎的仿真技術，是進行復雜系統(tǒng)研究的有效手段。
元胞自動機和多主體仿真是兩種重要的微觀仿真方法，在許多領域有廣泛的應用。本書在傳統(tǒng)離散事件系統(tǒng)仿真的基礎上，對這兩種方法進行了系統(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，討論了實現(xiàn)技術。結合研究實例分別介紹了這些方法在工程、經(jīng)濟、社會等領域的典型應用，討論了經(jīng)典模型的擴展。
本書結合作者多年來的研究成果，用實例的形式介紹了模型建立、仿真實現(xiàn)、結果分析等方面的知識，提供了詳細、全面的技術信息，便于讀者參考。
本書可作為高等院校管理科學與工程、經(jīng)濟學、社會科學、系統(tǒng)工程等專業(yè)研究生的教材，也可供管理科學、系統(tǒng)科學、復雜性科學等領域研究人員參考。

書籍目錄

第1章  緒論
  1.1  復雜系統(tǒng)與系統(tǒng)模型
    1.1.1  系統(tǒng)概念
    1.1.2  復雜性與復雜系統(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
    1.2.2  經(jīng)典仿真技術
    1.2.3  微觀仿真技術
  1.3  復雜系統(tǒng)微觀仿真
    1.3.1  微觀仿真的適用性
    1.3.2  微觀仿真的理論應用
    1.3.3  微觀仿真的實際應用
    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  排隊系統(tǒng)仿真
    2.2.1  排隊系統(tǒng)概述
    2.2.2  單服務臺排隊系統(tǒng)仿真
    2.2.3  單級多服務臺排隊系統(tǒng)仿真
    2.2.4  多級多服務臺排隊系統(tǒng)仿真
    2.2.5  其他類型的排隊系統(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  仿真設計
    2.4.1  排隊系統(tǒng)的仿真設計
    2.4.2  救護系統(tǒng)仿真設計
第3章  仿真數(shù)據(jù)處理
  3.1  隨機數(shù)與隨機變量
    3.1.1  隨機數(shù)的產(chǎn)生
    3.1.2  隨機變量的產(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  分布類型識別
    3.2.3  參數(shù)估計
    3.2.4  分布假設檢驗
  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  元胞自動機
  4.1  元胞自動機概述
    4.1.1  元胞自動機的起源與發(fā)展
    4.1.2  幾類重要的元胞自動機
    4.1.3  元胞自動機的動力學特征
    4.1.4  元胞自動機的應用
  4.2  元胞自動機模型
    4.2.1  元胞自動機定義
    4.2.2  網(wǎng)格和鄰元
    4.2.3  狀態(tài)更新規(guī)則
  4.3  元胞自動機仿真技術
    4.3.1  模型的構建
    4.3.2  仿真技術
    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
    4.6.5  仿真結果
  4.7  遷移模型
    4.7.1  個體遷移與種族隔離
    4.7.2  CA遷移模型
    4.7.3  遷移模型仿真技術
    4.7.4  仿真結果
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  主體的一般結構
    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現(xiàn)
    5.3.1  主體的構建技術
    5.3.2  主體的學習算法
  5.4  多主體仿真在經(jīng)濟中的應用
  5.5  Aspen經(jīng)濟系統(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模型的擴展
  5.6  多主體仿真在社會科學中的應用實例
    5.6.1  信用制度與合作
    5.6.2  IPD情景下的人工社會
    5.6.3  信用制度的引入
    5.6.4  仿真結果分析與結論
第6章  復雜系統(tǒng)仿真工具
  6.1  簡介
    6.1.1  復雜系統(tǒng)仿真的技術途徑
    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
    6.2.2  Swarm的類庫結構
    6.2.3  Swarm仿真程序的層次結構
    6.2.4  Swarm仿真程序的建立步驟
  6.3  多主體仿真平臺NetLogo
    6.3.1  NetLogo的主要特點
    6.3.2  NetLogo仿真框架
    6.3.3  生態(tài)系統(tǒng)建模實例
    6.3.4  NetLogo常用建模技術
    6.3.5  NetLogo高級特性
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
    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
    7.2.1  總體結構
    7.2.2  主體之間的協(xié)調(diào)與交互
    7.2.3  人-車單元的結構
    7.2.4  路網(wǎng)描述
    7.2.5  信號燈主體結構
  7.3  人-車單元微觀模型
    7.3.1  車輛運動集成框架
    7.3.2  縱向運動模型
    7.3.3  換道模型
  7.4  仿真研究實例
參考文獻

章節(jié)摘錄

第2章　離散事件系統(tǒng)仿真離散事件系統(tǒng)仿真是在計算機上模擬一個真實的離散系統(tǒng)的動態(tài)運行過程。首先需要對這個真實系統(tǒng)建立一個仿真模型；其次，需要確定模型的各個參數(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系統(tǒng)。仿真模型的實現(xiàn)即將仿真模型轉換成計算機程序，該程序在計算機上運行的過程就是真實系統(tǒng)的再現(xiàn)過程。此時可以改變各種參數(shù)進行實驗，預測效果。本章敘述離散事件系統(tǒng)的建模仿真技術，以經(jīng)典的排隊系統(tǒng)和庫存系統(tǒng)為例具體介紹建模仿真過程；最后介紹仿真設計，它是對傳統(tǒng)仿真技術的擴展，并結合實例進行論述。2．1 離散事件系統(tǒng)仿真模型離散事件系統(tǒng)仿真模擬一個時間段內(nèi)真實系統(tǒng)的運行過程。離散事件系統(tǒng)的狀態(tài)只在一些離散的時間點上發(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、活動掃描法和進程交互法。其中事件調(diào)度法比較常見，也容易理解，下面以事件調(diào)度法為例進行講述。在離散事件系統(tǒng)仿真中需要對時間及事件進行描述與處理。系統(tǒng)結構、時鐘推進、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 時間的仿真1．仿真鐘真實系統(tǒng)在真實的時間維度中運行，仿真模型的運行也需要時間坐標，所以在仿真模型中設置了一個仿真的時間變量，稱為仿真鐘，仿真鐘的數(shù)值表示了仿真模型的運行時刻，它是對真實系統(tǒng)運行時刻的模擬。仿真鐘是仿真中的時間控制部件，是任何離散事件系統(tǒng)仿真中不可缺少的組成部分。在真實的時間系統(tǒng)中有秒、分、時、天等多個時間計量單位，而仿真鐘只設定一個時間計量單位，該時間單位的量綱可以根據(jù)被仿真系統(tǒng)而定。

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