復(fù)雜系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)

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復(fù)雜系統(tǒng)成為目前國(guó)家發(fā)展主要解決的問(wèn)題之一。復(fù)雜系統(tǒng)涉及的范圍有社會(huì)、政治、軍事、管理、經(jīng)濟(jì)、生物、工程等方面。復(fù)雜系統(tǒng)直接影響著社會(huì)各個(gè)層面的活動(dòng)，增加了研究復(fù)雜系統(tǒng)的難度，隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)有效的研究尤其重要，因此，相關(guān)部門要加大復(fù)雜系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真的研究與設(shè)計(jì)。

1復(fù)雜系統(tǒng)概述

1.1復(fù)雜系統(tǒng)的含義

目前我國(guó)對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)還沒(méi)有明確的定義，對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的理解還處于研究階段。大家所理解的復(fù)雜系統(tǒng)主要是指巨大的元素?cái)?shù)量組成的系統(tǒng)，而系統(tǒng)各元素之間具有隨機(jī)性、非線性的依存關(guān)系，系統(tǒng)功能難以利用抽象描述、形式化描述體現(xiàn)出來(lái)。如金融證券市場(chǎng)就可以視為一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，而該復(fù)雜系統(tǒng)的組成元素主要包括國(guó)家金融、監(jiān)管機(jī)構(gòu)、上市公司、證券公司、證券參與者等，而這些促成元素之間即相互依存又各自獨(dú)立。

1.2復(fù)雜系統(tǒng)的特點(diǎn)

復(fù)雜系統(tǒng)的主要特點(diǎn)有不可計(jì)算性、自主性、關(guān)聯(lián)性、開(kāi)放性。不可計(jì)算性主要是指復(fù)雜系統(tǒng)的行為難以通過(guò)數(shù)學(xué)的方式描述出來(lái)，各元素行為的總和不等同于復(fù)雜系統(tǒng)的整體行為。自主性是指元素之間獨(dú)立自治性較強(qiáng)，各自元素行為通常是自行規(guī)劃來(lái)完成，全局控制在復(fù)雜系統(tǒng)中是不存在的。關(guān)聯(lián)性是指元素之間雖然各自獨(dú)立，但它們相互作用，而且作用的影響相當(dāng)大，甚至可以影響整個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)的狀態(tài)、行為。開(kāi)放性是指系統(tǒng)的元素種類多且數(shù)量大，在對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)研究的過(guò)程中不能單獨(dú)的對(duì)某元素進(jìn)行封閉研究，要使用突現(xiàn)、聚集的方法，復(fù)雜系統(tǒng)簡(jiǎn)化常通過(guò)元素聚類、集來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2復(fù)雜系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真的應(yīng)用

2.1自適應(yīng)Agent

復(fù)雜系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真應(yīng)用平臺(tái)最具影響力的設(shè)計(jì)是由美國(guó)桑培飛研究提出的自適應(yīng)Agent仿真平臺(tái)。不同智能主體Agent通過(guò)單機(jī)中的若干線程和進(jìn)程構(gòu)成，包括反應(yīng)Agent、交互Agent、控制/顯示Agent、局部Agent、全局Agent、對(duì)象管理、控制時(shí)間推進(jìn)。而且不同的Agent具有不同的功能，反應(yīng)Agent具有自適應(yīng)能力，交互Agent能夠完成網(wǎng)絡(luò)的交互，控制/顯示Agent能夠完成人機(jī)交互，局部Agent或全局Agent能夠進(jìn)行通信。而所有的Agent智能主體都具有反應(yīng)能力、交互能力、自治性。當(dāng)仿真感知到信息的時(shí)候反映體就會(huì)做出決策，例如證券交易原則，對(duì)于普通證券交易人員來(lái)說(shuō)則非常簡(jiǎn)單，當(dāng)證券價(jià)格上升，證券交易人員就出售那些呈現(xiàn)上升趨勢(shì)證券，反之則買進(jìn)若干倍的證券。

2.2智能仿真平臺(tái)

智能仿真平臺(tái)主要具有兩方面內(nèi)容，一是具有控制/顯示Agent、自適應(yīng)Agent的智能主體，代表復(fù)雜系統(tǒng)的基本元素，而這些復(fù)雜系統(tǒng)主要是國(guó)家、公司、機(jī)構(gòu)、證券交易中的散戶。二是全局Agent、局部Agent、交互Agent等實(shí)現(xiàn)基本元素關(guān)聯(lián)的智能主體。其具體結(jié)構(gòu)如圖1所示.不同RII接口Agent通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸信息，而RII再對(duì)其進(jìn)行綜合性服務(wù)。實(shí)現(xiàn)各個(gè)Agent之間的相互作用。

3復(fù)雜系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真的設(shè)計(jì)

復(fù)雜系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)主要是從基于HLA框架中RTI的多種智能主體Agent分布的仿真平臺(tái)。主要包括時(shí)間推進(jìn)、事件處理、信息分發(fā)、主體控制。充分發(fā)揮HLA框架中RTI的強(qiáng)大功能，而RTI主要功能有數(shù)據(jù)分析管理、聲明管理、時(shí)間管理、屬性管理、主體管理、全局管理。另外RTI服務(wù)應(yīng)與多Agent仿真環(huán)境需求相對(duì)應(yīng)。如對(duì)象管理OM和聯(lián)邦管理FM對(duì)應(yīng)主體控制；時(shí)間管理服務(wù)TM對(duì)應(yīng)時(shí)間；數(shù)據(jù)分發(fā)管理服務(wù)DDM、數(shù)據(jù)管理DM與信息分發(fā)相對(duì)應(yīng)。但是這種仿真平臺(tái)還存在局限，HLA框架中RTI對(duì)Agent之間的通信缺少支持，而在Agent中通信服務(wù)很重要，而基于HLA框架中RTI服務(wù)難以滿足其要求，對(duì)個(gè)元素的關(guān)系也無(wú)法實(shí)現(xiàn)具體描述。因此，為了解決HLA框架中RTI對(duì)Agent之間缺少通信支持的問(wèn)題，可以使用增加ML（中間層）在RTI和Agent軟件之間的方法。例如AgentA將信息通過(guò)ML傳輸?shù)絉TI，然后RTI進(jìn)行分析服務(wù)，將從ML接收到的信息分為到B的信息、到C的信息，然后在經(jīng)過(guò)ML分別傳到AgentB和AgentC。最終實(shí)現(xiàn)Agent之間的通信。而ML中間層的主要作用是解釋和分裝仿真環(huán)境中的自適應(yīng)Agent和HLA中的RTI服務(wù)功能之間的通信。增加HLA框架中RTI對(duì)Agent的通信支持。由于HLA框架中RTI和Agent之間通過(guò)ML中間層解釋信息，有可能會(huì)增加Agent元素之間的數(shù)據(jù)流通量，而在這時(shí)數(shù)據(jù)分發(fā)的數(shù)量可以利用RTI的路由空間進(jìn)行限制。通過(guò)RTI對(duì)接受、發(fā)送數(shù)據(jù)的約束，能夠?yàn)锳gent邦元得到所需信息提供保障。例如在同一電臺(tái)中的不同頻道接收、發(fā)送信息，頻道接受、發(fā)出的信息可以由RTI的路由空間進(jìn)行約束，根據(jù)邦元的ID作為路由空間的參數(shù)，只允許在這個(gè)頻道上的不同邦元可以對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行接收。還可以根據(jù)發(fā)送者的需求對(duì)路由空間進(jìn)行有選擇性的使用。

4結(jié)論

綜上所述，通過(guò)對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真的研究和設(shè)計(jì)，可以了解到復(fù)雜系統(tǒng)的重要性，對(duì)我國(guó)政治、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展等方面具有非常重要的意義。通過(guò)應(yīng)用和設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)仿真平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的有效描述，從而促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)的進(jìn)步。

作者：吳寧