基于竞合关系的网络组织演化动力学分析

作为非线性复杂系统的网络组织,其演化问题的研究可为提高其成员的发展规模提供参考途径。根据生态种群理论,引入合作和竞争因素构建网络组织演化的动力学模型。从稳定性理论角度结合软件模拟,研究在不同的合作和竞争关系下网络组织演化的具体情况。重点论证网络组织的演化与资源限制下成员的最大规模和竞争与合作的关系有关。应用研究也表明,竞争与合作的关系是网络组织演化的源动力。     

量子合作竞争演化与仿真

为研究合作竞争行为结构与演化机制,该文通过量子化个体合作竞争状态,分析合作竞争纠缠机制,建立量子合作竞争模型,最终对量子合作竞争演化机制进行理论分析与计算机仿真实验分析.研究结果表明,量子合作竞争机制能够通过合作状态纠缠建立理性个体间稳定的合作关系.     

系统自组织演化流率基本人树模型的构建和应用——基于规模养殖生态能源系统的反馈仿真

生猪规模养殖生态能源系统是实现企业、农户、政府共赢的沼气综合利用系统.针对该复杂系统存在的农户退出系统意愿增强、企业为农户进行沼气原料供应意愿降低、政府对沼气工程后续维护重视程度低等有序性减弱现象,课题紧扣系统结构复杂性和系统有序性演化,结合问题多学科交叉的特点,利用研究系统结构复杂性的系统动力学方法和研究系统有序性演化的自组织理论,在分别进行系统反馈分析和系统自组织演化机理分析的基础上,抓住自组织动态演化系统和系统动力学流位流率系的动态复制这一共同特性,开展由自组织动态演化系统构建系统自组织演化流率基本入树模型的理论集成研究,实现对具有系统结构复杂性和系统有序性演化问题的综合研究,得出:任意的自组织演化动态复制系统均能建立以流率变量为根,以流位变量为尾,且流位变量和外生变量直接控制流率变量的流率基本入树模型,即系统自组织演化流率基本入树模型.并利用该模型对江西德安生猪规模养殖生态能源系统进行反馈调控仿真研究,得出:提升生猪规模养殖生态能源系统主体变化率、系统发展阈值、系统内部的合作效应有利于促进系统向有序转化.     

系统自组织演化流率基本入树模型的构建和应用——基于规模养殖生态能源系统的反馈仿真

生猪规模养殖生态能源系统是实现企业、农户、政府共赢的沼气综合利用系统.针对该复杂系统存在的农户退出系统意愿增强、企业为农户进行沼气原料供应意愿降低、政府对沼气工程后续维护重视程度低等有序性减弱现象，课题紧扣系统结构复杂性和系统有序性演化，结合问题多学科交叉的特点，利用研究系统结构复杂性的系统动力学方法和研究系统有序性演化的自组织理论，在分别进行系统反馈分析和系统自组织演化机理分析的基础上，抓住自组织动态演化系统和系统动力学流位流率系的动态复制这一共同特性，开展由自组织动态演化系统构建系统自组织演化流率基本入树模型的理论集成研究，实现对具有系统结构复杂性和系统有序性演化问题的综合研究，得出：任意的自组织演化动态复制系统均能建立以流率变量为根，以流位变量为尾，且流位变量和外生变量直接控制流率变量的流率基本入树模型，即系统自组织演化流率基本入树模型.并利用该模型对江西德安生猪规模养殖生态能源系统进行反馈调控仿真研究，得出：提升生猪规模养殖生态能源系统主体变化率、系统发展阈值、系统内部的合作效应有利于促进系统向有序转化.     

基于两阶段博弈模型的高铁民航竞合关系研究

本文基于两阶段博弈理论构建高铁与民航的竞合关系模型,通过旅客视角构建一维演化博弈模型,测算高铁与民航的最佳竞争区间;通过古诺博弈理论构建基于价格视角的高铁民航竞合关系模型;通过伯特兰博弈理论构建基于距离视角的高铁民航竞合关系模型,探讨高铁与民航的竞合关系,以期找到两者之间实现共赢的科学策略.研究结果表明:650 km～850 km距离区间是民航和高铁最为激烈的竞争区间,随着运输距离的增加,民航的博弈策略由合作转变为竞争,而高铁恰恰相反,高铁的策略由竞争转变为合作.     

基于博弈学习理论的企业组织模式演化动态

应用博弈学习理论研究企业组织模式的演化动态.假定企业具有有限理性以及近视眼行为,企业选择某一组织模式的概率依赖于其自身偏好及该组织模式对应的市场份额,考虑到企业的进入行为,建立了单种群演化动态及适应性学习算法,分析了利润函数的性质对演化均衡的显著影响.在此基础上,以企业群体内部和企业群体之间的溢出效应为出发点,建立了两种群演化动态并研究了演化均衡和吸引域的变化.理论分析和数值模拟充分表明,从长期来看,企业组织模式的演化均衡结果取决于溢出效应的大小.     

基于合作竞争策略的特许经营广告决策研究

针对特许经营体系中一个特许方和N个受许方开展合作广告决策的情境,在考虑受许方之间竞争或合作的基础上,构建了Nash非合作博弈,两种Stackelberg博弈及合作对策四种模型,运用动态规划方法求解特许方和受许方的最优补贴率、最优广告投入、稳定商誉及利润水平,并对四种决策结构下相关的均衡结果进行了比较分析.研究发现在考虑竞争的博弈模型中,竞争效应对相关决策变量的影响存在差异,受许方数量增长将强化此效应.     

基于演化博弈理论的疏散动力学研究

为了研究个体合作行为对行人整体疏散效率的影响,结合元胞自动机与社会力模型对疏散系统动力学与“合作行为”的共演化进行了研究,提出了基于演化博弈理论的疏散动力学研究方法。采用元胞自动机模型为基础仿真框架,利用社会力模型来表征行人间的心理斥力,通过演化博弈实现疏散个体策略更新。仿真实验结果表明：当博弈增益系数超过一定阈值时群体的稳定合作比率会急剧上升,且合作行为能有效促进疏散效率。     

囚徒困境中基于非均匀连接的促合作控制设计

本文研究"囚徒困境"中促进合作演化的机制,设计"合作识别"和"背叛识别"两种控制形式,并分析合作在相应控制之下的演化路径问题.在合作识别控制设计中,通过将博弈群体分为合作者子群体和合作者与背叛者共存子群体,形成连接率依赖于个体策略的"非均匀连接",以保护合作的方式抑制背叛,促进合作演化;在背叛识别控制设计中,以惩罚背叛的方式鼓励合作.文章指出,合作识别控制设计能在合作率较低时促进合作,但不能使合作成为演化稳定策略(ESS);背叛识别控制设计能在合作率较高时使合作成为ESS,但是背叛总是该控制下的ESS.结合"合作识别"控制与"背叛识别"控制,本文设计一种切换控制,使得合作是"囚徒困境"博弈的唯一ESS.仿真给出不同要求下的控制律设计,分析不同切换选择对合作演化路径的影响.     

网络演化博弈中的自组织临界性

结合雪堆博弈模型与扩展的Bak-Sneppen(BS)模型,研究一维规则环状网络上合作行为的涌现与个体间的动力学关联性。通过统计系统平均合作概率随时间的演化,发现当系统演化到稳态时群体具有较高的合作水平。此外,统计了个体策略突变行为的雪崩尺寸及适应度最低个体间的距离分布,发现这两种分布可近似为幂律分布。这表明系统自组织达到了一种临界状态,在临界状态个体策略在系统尺度上相互关联,因此与系统中高水平合作行为的涌现有着紧密的关系。     

基于Logistic的区域交通基础设施生态系统演化模型

作为城市(群)生态系统的子系统,区域交通基础设施系统具有类似自然生态系统的递进演化特征,是一个非线性耗散结构体系,由于环境容量的限制,区域交通基础设施生态系统的演化和平衡满足Logistic模型.本文分析区域交通基础设施生态系统演化的动力机制,构建系统演化模型及系统种群共生演化模型,描述系统整体演化过程及系统多种群趋向不同平衡态的演化路径.以上海市对外交通系统为例,验证区域交通基础设施生态系统演化模型的准确性和实用性,反推上海市对外交通系统演化的Logistic方程,并预测其演化趋势.以上海市市内三种交通类型演化为例,验证区域交通基础设施生态系统多种群共生演化模型.根据模型结果,本文系统提出注重维护已有设施、合理发展公共交通、引进推广绿色交通的区域交通基础设施发展策略,为城市(群)交通基础设施网络功能优化和能力提升提供理论支撑.     

Optimization of Empty Pallets Dispatching Based on Different Transportation Modes

In the pallet pool system, the differentiation of palletized freight volumes in different regions and seasonal transport of certain goods lead to the imbalance of pallets distribution among regions. It is necessary to improve the utilization of pallets through dispatching. The paper analyzes the factors which affect empty pallets dispatching, it includes carbon emission, transportation time and pallet type based on the pallet pool mode of enterprise alliance. On this basis, the optimization model is established with the goal of minimum total dispatching cost. Then, according to the different influences of railway and highway in transportation cost, the dispatching scheme is analyzed and the transportation mode of empty pallets dispatching is determined. Considering the characteristics of model, Cplex is used to solve it. Finally, a case is used to verify the feasibility and superiority of reasonable empty pallets dispatching in different transportation modes, and the transport characteristics of two transportation modes are analyzed. Moreover, the costs of pallets leasing and dispatching are compared.     

混合系统的面向对象仿真

提出了一种新的混合系统自动机模型。该模型把混合系统看作是由系统行为模式集、连续状态空间、外部输入集、演化函数集、转移函数集、外部输入函数集等组成的六元组,对混合系统的行为具有很强的描述能力。在此基础上,利用面向对象思想,把混合系统看作由实体对象、时序对象和界面对象组合而成的对象,建立了混合系统的面向对象仿真模型,并讨论了其仿真逻辑。这一模型为混合系统的仿真提供了通用的框架。     

运输方式互利共生的非线性动力学模型

综合运输结构决定综合运输系统的功能，各种运输方式之间的竞争和协作影响综合运输的结构。因此，研究各种运输方式的相互作用机制就显得很重要。本文通过对各种运输方式互利共生机制的研究，展示了各种运输方式协作互利的前景。仿真结果表明，如果各种运输方式的相对资源优势比较明显，就存在互利共生的可能性，并存在一个最优的合作水平。较高的资源转换效率和资源使用效率能使互利共生机制得到更充分的体现。与非合作动态博弈情况相比，协作情况下互利共生机制能发挥更大的作用。因此，通过政府部门等外力建立协作的机制，是更好地实现互利共生机制的必要前提。     

面向非常规突发事件的应急资源合作博弈调度

当非常规突发事件发生后,根据灾区灾情的严重情况,往往需要同时联合使用多种运输方式将应急资源快速高效地调度到灾区,由此设计了应急资源调度的多模式分层网络.在此基础上,以博弈论为分析工具,提出了基于合作博弈的应急资源调度模型与求解算法.在该调度模型中,把不同的运输方式映射为博弈模型的局中人,可能的资源调度方式组合方案映射为策略集,不同的运输方式调度应急资源所造成的损失映射为效用函数,将应急资源的合理调度问题转化为对合作博弈调度模型的核心求解问题.接着介绍了一种求解核心的Shapley 值法.通过应急资源调度的算例对比分析,验证了所建模型的可行性和求解结果作为调度策略的优越性.     

多式联运模式下跨国供应链运输中断风险系统动力学仿真与分析——以快消食品供应链为例

以跨国快消食品制造企业为背景，建立跨国快消食品两级供应链系统动力学仿真模型，通过仿真分析了其运输中断风险问题。通过仿真研究，提出了基于不同管理目标导向的差异化多式联运风险控制策略的新观点。研究发现：“航空运输→海上运输→公路运输”多式联运模式下，减少过期量目标导向企业的管理重点顺序为公路运输阶段>海上运输阶段>航空运输阶段，减少市场流失目标导向企业的管理重点顺序应为公路运输阶段>航空运输阶段>海上运输阶段，优先重点管理公路运输阶段是两个目标导向企业的占优战略；“公路运输→海上运输→航空运输”多式联运模式下，3个运输阶段的管理重点顺序发生了变化，企业不再存在占优战略，但存在劣战略；靠后的运输阶段发生运输中断时所带来的原材料过期风险总是要高于靠前的运输阶段；不同目标导向的企业需要警惕不同的混合中断，降低出现混合中断的概率；不同多式联运模式的相同运输中断将产生不同的风险水平。     

矿井运提系统可靠性模型

指出了目前矿井运提系统可靠性研究存在的问题,论述了矿井运提系统可靠性的概念定义,分析建立了软性连接仓运系统有效度模型、多工作面运输系统模糊有效度模型和矿井多工作面同采软性连接系统有效度模型,进行了实例分析,验证了所建模型的正确合理.     

基于复杂性竞争扰动的铁路货运期权定价模型

针对铁路货运市场特征，利用二叉树刻画运输价格形成过程，引入带有不同运输方式复杂博弈机制的竞争因子，建立铁路货运期权定价模型；首先通过分析铁路局与客户群体利润函数的一阶条件，得到考虑分担率的最优期权执行价格；其次基于双层规划方法构建合约期内不同运输方式的价格竞争过程，在下层规划中采用累积前景理论与多主体强化学习机制刻画客户企业群体的复杂决策；通过数值仿真，分析了引入竞争因子后的运输期权价格变化与客户企业理性特征对各项价格的影响机理；研究发现：1）复杂竞争因子对铁路货运价格，期权执行价格及期权价值产生了明显扰动；2）客户企业的理性特征与最优期权执行价格及期权价值之间具有显著的变化规律，数值分析结果较好地验证了理论分析.     

传统活性污泥法曝气池的细胞自动机模型

从活性污泥系统的复杂性及其生物学信息出发,结合传统活性污泥法的工艺特点,利用二维细胞自动机模拟曝气池内一个竖截面沿池长方向的演化过程,从而模拟出传统活性污泥法曝气池的污水处理过程。利用实际参数进行仿真实验,结果表明该细胞自动机模型能复现曝气池微生物复杂的生长代谢过程,描绘出有机物的降解过程和活性污泥的生长状况,实现了传统活性污泥法曝气池内污水处理过程的动态可视化,直观刻画了活性污泥系统的多样性、随机性、不确定性、强非线性等复杂系统的特征。最后,对所建模型的应用进行了分析。