基于平行系统的非常规突发事件计算实验平台研究

针对非常规突发事件应急管理的特点,在平行系统基本思想的基础上,提出了一种高性能、可扩展、可定制、开放交互的突发事件动态模拟仿真与计算实验平台设计框架,讨论了平台体系结构、人工社会构建、人工社会培育、计算实验过程的管理与控制、平行系统协同演化、应急管理情景可视化等关键技术。该平台集成突发事件计算实验的各类基础资源和工具,通过组合和配置,可以支持对不同类型突发事件的人工社会建模、计算实验与平行控制和管理。平台将实现基于突发事件情景的应急建模、培训、措施评估、平行管理与控制,能够大幅提升非常规突发事件的应急准备、响应及管理控制的能力。     

多范式人工社会建模与多智能体仿真平台框架

ACP（Artificial Society,Computational Experiments,Parallel Execution）方法是一种新的解决突发事件应急管理的理论方法。基于ACP方法和多范式建模理论,提出了多范式人工建模方法及其运行支撑多智能体仿真环境,利用模型变换支持人工社会多领域建模,改造基于组件的并行仿真支撑形成支持FIPA（Foundation for Intelligent Physical Agents）协议的多智能体仿真引擎。以此为基础,最后提出了多范式人工社会建模与多智能体仿真平台框架。包括人工社会建模环境、人工社会运行环境和人工社会实验环境。该框架同时也是＂非常规突发事件模拟仿真与计算实验集成升华平台＂的重要支撑。     

面向平行应急管理的计算实验框架

平行应急管理方法已经成为一种应对非常规突发事件的有效手段,计算实验是支持平行应急管理的核心能力.论文首先介绍了平行应急管理方法,包括平行应急管理的基本思想以及在KDACP平台的平行应急管理动力学模型;然后设计了面向平行应急管理的计算实验框架,根据一般实验框架原理,结合平行应急管理的特点,给出了平行应急管理计算实验过程模型;最后以此框架支撑KD-ACP平台进行北京市甲型H1N1的计算实验研究,根据应急指南设计了四级响应措施,对实验结果进行了对比.通过应用表明,该实验框架能够很好地支持平行应急管理.     

基于知识元的应急管理案例情景化表示及存储模式研究

应急管理案例蕴含了大量的应急管理知识,如何有效利用这些知识,提高应急管理案例的应用价值,是当前应急管理研究的难点.通过引入共性知识元模型,以知识元的形式抽取领域内突发事件应急管理共性知识,形成共性可扩展的应急知识元体系.同时对应急管理案例进行情景的划分,在此基础上对应急管理案例情景序列的知识结构进行分析,结合应急知识元体系提出应急管理案例的情景化表示及存储模式,使应急过程各阶段的信息相分离,形成基于知识元的应急管理案例情景库,更加满足"情景-应对"模式中案例推理的需要.     

基于案例的突发事件推演规则验证方法

为提高突发事件案例利用率和突发事件推演规则的适用性及准确率,结合应急管理和知识管理理论,提出了一种利用相似案例验证推演规则适用性的方法.该方法以共性知识元模型作为突发事件情景、推演规则、案例的共性表示基础.首先,利用当前情景匹配突发事件推演规则,提取匹配成功的推演规则;然后结合当前情景匹配突发事件案例,并以匹配成功的案例对推演规则进行推演验证,验证通过的推演规则用于突发事件情景推演,从而为应急管理提供决策支持;最后,以汶川县七盘沟等泥石流为例验证了该方法的有效性.     

基于“情景-应对”的国家应急平台体系基础科学问题与集成平台

基金委"非常规突发事件应急管理研究"重大研究计划集成项目直接面向和紧密围绕重大研究计划的总体目标从两方面开展研究: 提升现有国家应急平台体系科学性的多学科融合的基础研究; 相关研究成果的集成升华和与国家应急平台体系的"对接". 具体包括: 突发事件应急场景下数据集成、组织与存储、数据共享方法研究; 面向应急辅助决策的定量与定性相结合的案例分析与集成管理方法; 网络分布式多模型环境下的智能化应急处置决策模型库构建方法; 个体和群体在紧急状态下的心理反应与行为规律; 面向"情景-应对"型决策、与国家应急平台体系相融合的应急管理开放式集成研究平台设计与构建; 基于集成平台的突发事件情景推演与决策过程模拟仿真与集成应用示例. 提出"数据融合-模型推演-案例推理-心理行为规律"综合集成的"情景-应对"型应急决策理论和方法; 构建基于"网络集成-计算集成-应用系统集成"三层交互的, 与国家应急平台体系相融合的, 跨学科、跨地域协作共享的"交响"式应急管理开放集成研究平台.     

基于跨媒体分析的突发事件检测及趋势研判研究

突发事件的发生对社会经济产生重要影响,如何实时检测突发事件并对事件发展进行追踪,为应急处置和应急管理争取有效处理时间并提供决策支持具有重要研究意义.本文提出了一个基于跨媒体分析的突发事件检测模型,并对检测到的突发事件进行趋势分析和追踪.该方法通过对跨媒体文本进行深入分析,利用文本挖掘得到突发事件特征,并利用数据挖掘方法进行建模,有效提取突发事件;进一步地,利用事件分析和预测方法,对事件的进一步发展进行追踪,预测突发事件的未来走势.实证结果表明,本文提出的模型具有较好的检测精度,是突发事件检测与分析的新方法,具有较好的应用价值.     

基于知识元的应急案例检索方法

应急案例蕴含大量有价值的应急管理知识,针对应急案例特点,基于共性知识元模型,对应急案例内容和结构进行了重新组织和表示,在此基础上结合情景及突发事件演化的相关理论,对应急案例检索方法进行了研究,通过多层案例检索算法,提高应急案例检索准确率。     

基于知识元的突发事件案例信息抽取方法

为了获取突发事件案例中客观事物及其状态变化信息,将共性知识元模型引入到应急领域中,针对突发事件案例内容特征,从知识层面对突发事件案例进行结构化表示,进而提出一种基于知识元的突发事件案例信息抽取方法。该方法通过可定制的突发事件案例信息抽取模板,并结合规则匹配,能够实现对突发事件案例半自动化信息抽取,抽取结果存储到数据库中,可以为基于知识元的突发事件情景模拟仿真研究提供客观真实的数据支持。最后通过实验证明了该方法的可行性和有效性。     

组织行为演化研究的计算实验方法

社会组织是一个复杂适应系统,演化问题单纯应用静态、还原思想为主导的理论框架难以解决,管理问题的实验也因为风险和道德等问题很难进行.利用人工社会思想和计算机技术构造人工组织系统进行计算实验,可以提供一个间接实验的重要方法.文章主要工作包括建立演化计算实验模型,讨论实现方法和结果.初步成果表明这一方法对研究组织行为等管理问题是有效的,有助于研究复杂现象背后的基本机制、人的行为对系统演化的影响等问题.     

基于不平稳假设的序贯近似建模方法

在工业设计中常涉及复杂、耗时的仿真,建立简单的近似模型可以简化分析和优化过程.元模型的构建和仿真试验的设计是其中的两个关键问题.针对元模型的构建,分析指出传统的基于平稳性假设的Kriging方法并不适合常见的不规则系统的建模,接着采用非线性映射方法,提出了一种基于不平稳假设的Kriging方法.实例说明:相对于传统的Kriging方法,该方法不仅可以建立精度较高的预测模型,而且对模型的预测不确定性的描述也更符合直观认识;针对计算机试验设计,提出了一种基于改进的Kriging方法的序贯准则,使得试验点序贯产生在不确定性大且距离现有试验点远的位置.算例表明:该序贯设计比一步设计效果好,能节约试验样本.     

基于元建模的雷达电子战仿真语言研究与应用

基于元建模技术的领域建模语言(DSL)及其支撑环境可以大幅度提高软件的开发效率和可维护性。基于面向领域的设计思想,提出了雷达电子战仿真语言的技术架构,包括服务层、工具层、模型层和应用层;设计了支持模型开发全过程的六级建模机制和相应的模型功能体系。结合应用实例介绍了雷达电子战建模语言的实现方法,开发了支持多类型代码自动生成的模型解析器;采用信息总线和计算总线相结合的方法,实现了模型驱动平台。最后对该仿真语言的应用特征作了介绍。     

基于fUML的C4ISR体系结构可执行

由于C4ISR体系结构模型缺乏可执行性,不利于体系结构的验证评估,为此提出了一种基于fUML(semantics of a foundational subset for executable unified modeling language models)的体系结构建模与分析方法。基于fUML元模型来定义C4ISR体系结构的可执行建模元模型,使用它们来构建C4ISR体系结构的可执行模型;定义可执行模型的代数语义域--可执行活动模型代数（executable activity model algebra,EAMA）,使用语义函数将可执行模型的行为语义转换为EAMA的进程项;定义EAMA的操作语义作为进程项的执行规约,通过对进程项的仿真执行来实现C4ISR体系结构的可执行分析,最后以区域防空作战系统为例说明了方法的可行性。     

基于MDA的两层HLA技术研究

HLA缺乏由仿真模型构建联邦成员的统一开发框架,所有联邦成员均是平等的,即体系结构是一种平面关系,联邦成员级的模型重用仍然是一种静态重用,无法实现模型动态加入不同FOM的联邦。提出了一种基于MDA的两层HLA框架FIA/FEI,首先将MDA引入HLA仿真建模,给出了MDA和HLA融合的途径。继而提出了突破了现有HLA的平面结构的资源管理联邦的思想,以支持对元模型的管理和基于元模型的仿真应用联邦的动态组合和FOM信息的动态配置,实现基于元模型的资源重用与共享,提高了HLA的模型资源动态重用与共享能力,应用实例验证了该框架的可行性。

Abstract：

HLA has not HLA uniformed modeling frame for constructing federates from general simulation models, and its all of federates are au pair, i.e. it is planar architecture essentially, so related models are difficult to enter the federations with different FOM dynamically. As a result, model reusing in federate level is static reusing. MDA based HLA with two levels frame （FIA/FEI） was proposed. At first, the schema of MDA integrated HLA was discussed, then the resource management federate was specified, which broke through the plane architecture of existing HLA and supports the management of meta-models, dynamic configuration of FOM information, and dynamic creation of simulation application federate based on meta-models. This two level frame realizes meta-model based resource reusing and sharing, improving the reusing ability and sharing ability of the model resources for HLA. The application practice verifies the feasibility of double level frame.     

平行应急管理系统中人工社会的语义建模

分析平行应急管理系统对人工社会建模的内在需求, 提出采用网络本体语言对人工社会建立语义模型的方法. 将语义网技术合理地应用到智能体模型和人工社会关系网络描述中, 建立应急场景客观世界和社会关系的本体概念集合, 实现智能体的知识和推理规则的语义描述, 提高智能体的智能性和协同能力. 最后以学校暴发H1N1传染病流行为情景, 构建了学生群体社会关系网络的语义模型, 以此为例阐述人工社会的语义建模方法、语义推理方法和语义模型的作用.     

基于模型集成的突发事件舆情分析与趋势预测研究

近年来,突发事件发生后,事件演进受网络舆情的影响越来越大,分析突发事件发生后网民情绪并进行预测,可为政府部门的应急管理和策略设计提供有效支撑,赢得宝贵的时间.本文提出了一个基于模型集成的微博情感分析与预测模型,对突发事件微博舆情进行情感分类与趋势预测.为了更准确地分析微博情感与未来走势,首先,利用多模型集成策略对突发事件相关的单条微博进行情感分析;接着,将单条微博情感进行集成,形成微博情感时间序列;再次,利用多模型集成思路对微博情感的未来走势进行预测;最后,通过实例验证提出方法的有效性.实证结果表明,集成模型较传统分类在微博情感分析上具有优势,集成模型较传统回归模型在微博情感走势预测同样具有明显优势,可以取得较高的预测精度.     

复杂系统的可执行模型仿真方法研究

针对复杂系统早期验证评估过程中,由于模型不可执行造成的问题,提出了一种复杂系统可执行模型仿真方法。从复杂系统的精确模型定义入手,将复杂系统模型分为结构模型和行为模型,扩展fUML元模型得到复杂系统的可执行元模型,使用这些元模型来构建复杂系统的可执行模型,并为可执行模型定义了行为语义。为了支持可执行模型的仿真,设计了相应的仿真执行系统,定义模型仿真所需要的仿真语言和执行规约,将行为模型转换为可执行的进程项,依据执行规约对进程项进行仿真执行来实现复杂系统的可执行模型仿真。最后以区域防空系统为例说明了方法的可行性。复杂系统; 可执行模型; 可执行模型代数; 模型验证     

经济复杂系统的建模研究--人工经济模型

经济系统是一个由大量自由买卖主体构成的复杂适应系统,可以用基于Agent的计算经济学（Agent-based Computational Economics, ACE）方法进行研究.本文提出了一个自主开发的ACE系统：SIMECO模型.用CRA（Classifiers, Rules, Actions）三层结构对Agent建模可以得到比传统基于简单固定规则的ACE模型更丰富的涌现行为,包括社会分工的自发形成、价格围绕某一固定区间动态波动、流的自发出现并增长.进一步,计算机模拟实验中还形成了由集体大规模Agent自发的交易行为导致的交易网络之上的商品流,它会伴随着系统的进化而不断增强,并使得SIMECO中的大量Agent能更好地适应多变的环境.     

车用功率变换器复杂控制逻辑建模及快速实现

为满足安全和功能性要求,功率变换器控制逻辑变得越来越复杂。为降低开发难度,提高开发效率,采用Simulink/Stateflow建模来快速开发其复杂控制逻辑。在简要描述算法模型功能和通过仿真验证算法后,自动生成了适合TMS320LF2407A DSP的嵌入式C代码。随后总结了快速开发流程,并通过对源代码研究,提供了加快控制算法迭代的建议。最后,试验验证了生成控制算法代码的有效性。这里的复杂控制逻辑的快速开发方法同样适用于其它电力电子装置及嵌入式系统,它对降低工程开发难度,加快进度有着较好的参考价值。     

人工社会--基于Agent的社会学仿真

介绍一个方兴未艾的热门领域——人工社会。这是一个采用复杂系统中的自下而上的建模方法，结合人工智能、Agent技术、计算机仿真、社会科学等多门学科的综合交叉学科。在简单的回顾了基于Agent社会学仿真的方法发展历史之后，较详细地介绍一个人工社会模型实例——糖域(Sugarscape)。然后就人工社会建模方法、步骤、特点以及与传统社会科学研究方法的对比进行评论。目前，虽然人工社会还没有形成一个完善的理论体系，然而它已经深深的渗透到了经济学、社会学、组织理论、环境科学、语言学、文化学等社会科学领域，并成为社会科学研究的一种重要方法。