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Swarm突现计算模型的突现行为定量研究

周凯  
【摘要】: 突现行为大量存在于自然、社会等各种复杂系统中。在复杂科学领域中,针对复杂自适应系统中突现行为的研究已成为当前复杂科学研究的一个热点话题。虽然已有不少学者意识到对突现特性的研究将有利于复杂性系统学科的长足发展,但是由于该领域开展研究时限尚浅,其研究多处于理论的归纳和总结中,缺乏定量的结论和知识解释。因此如何构建系统的研究手段去解释复杂系统中突现特性的内在规律,给出合理定量的科学分析就成为突现计算研究领域急于解决的问题之一。 本文在归纳总结突现计算领域的国内外发展现状基础上,分析了该领域当前所存在的研究难点和重点,针对突现行为内在变化规律的科学解释这一问题进行了重点研究。 首先,针对当前尚无完善的定量评价指标用于实现对突现行为内在信息的定量评估问题,研究并选取了一系列可度量突现内部特性的评估指标。本文以Swarm突现计算模型的突现行为为研究对象,依据Swarm突现计算模型的自身特性,定性分析了Swarm的突现定量问题,结合相关传统复杂性学科度量指标和对Swarm模型可度量性分析,给出了各定量评估指标的选取依据和计算方式,对其进行了评估和分析。同时,对部分指标的通用性应用进行了分析。 其次,针对突现行为内部信息复杂,潜在规律难以发掘的问题,构建了一套系统性的Swarm突现行为定量分析方法。利用基于粗糙集的数据挖掘方法,分别从模型动力学参数和行为定量指标两方面出发,结合基于不同粒度层面信息的规则获取和融合,有效的寻找到在突现过程中起决定作用的关键因素,以及用于判断突现临界状态和行为类别的关键规则。为复杂系统中突现行为的研究探寻了一种新思路。 最后,设计并实现了一个包含上述研究内容的Swarm突现行为定量分析原型系统。


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