基于博弈模型与NetLogo仿真的网络攻防态势研究

针对现有建模方法缺乏对攻防博弈行为与态势演化趋势的分析问题,从对抗角度出发分析网络攻防博弈特征;基于非合作不完全信息静态博弈理论建立网络攻防博弈模型,给出收益量化、博弈均衡计算和策略对抗结果判定方法;构建网络攻防博弈多Agent仿真模型;采用NetLogo开展局中人不同策略组合、不同初始数量等场景下的仿真实验,得出网络攻防态势随时间演化情况,通过对比分析仿真结果,给出扭转网络攻防态势的建议。     

PPP项目执行阶段控制权动态调整机制的演化博弈

PPP (public-private partnership)项目进入执行阶段后,项目内外部环境变化必然导致相关利益主体资源和权利的再分配,控制权动态调整机制成为快速响应环境变化的必然选择.遵循权责对等、重罚轻奖原则,构建PPP项目控制权动态调整演化博弈模型,进而解析利益相关者策略选择演化规律及其关键敏感性因素.结果表明:PPP项目执行阶段控制权动态调整机制演化博弈系统具有复杂的路径依赖性,演化稳定状态取决于博弈双方策略选择的初始状态和关键参数调整机制;其中,投资者策略选择对控制权转移份额、合作剩余分享额度以及额外管理成本的变动较敏感;专业公司策略选择则对合作成本、合作剩余分享额度以及风险惩罚强度的变动较敏感.研究成果有助于完善项目治理理论,优化PPP项目控制权配置机制.     

固定翼无人机编队构型与通信拓扑优化

本文研究了考虑攻防对抗态势与最小信息流要求的固定翼无人机(unmanned aerial vehicles, UAVs)编队构型与通信拓扑优化问题。建立了编队构型指标体系, 给出了大规模集群分层编队构型设计模型和编解码方法, 提出了基于态势场的队形模型, 采用粒子群算法开展了队形参数优化。建立了通信网络拓扑效能指标体系, 提出了通信代价模型, 给出了基于Q学习的网络连通性控制算法。仿真算例验证了所提方法的有效性。     

不完全信息条件下计算机网络对抗行动鲁棒博弈模型

在分析不完全信息计算机网络对抗问题特点基础上,运用马尔可夫决策描述网络状态转移过程,用区间数刻画不确定参数,以折扣总回报值为目标函数,提出计算机网络对抗行动鲁棒博弈模型.采用凸分析理论对计算机网络对抗鲁棒博弈模型进行分析,得到网络攻防双方的收益函数为等度、连续凸函数,攻防双方存在均衡策略且为一个压缩映射.通过算例分析,验证方法的可行性和有效性.     

中国PPP模式的演化博弈研究

运用演化博弈理论构建演化博弈模型,研究双方在合作中的博弈策略,通过复制动态方程、Jacobi矩阵和局部稳定性分析科学手段,得出双方的演化博弈路径,并定性分析双方的合作稳定策略选择。提出应科学的对风险进行准确预判和合理规避,同时政府应将激励、惩罚和监督手段科学化、合理化并规范化,结合第三方监督模式,提高与企业的合作效率,保证项目完工。     

计算机网络对抗行动策略的Markov博弈模型

在分析计算机网络对抗问题特点基础上，将博弈论与马尔可夫决策相结合，以折扣总回报值为目标函数，提出计算机 网络对抗行动的马尔可夫博弈新模型. 运用凸分析理论证明得到网络对抗新模型存在均衡策略，并将攻防双方的均衡策略转换为一个非线性规划问题进行求解. 通过算例分析，验证了方法的可行性和有效性.     

面向非对称认知的移动目标防御动态博弈方法

移动目标防御(MTD)通过主动地、动态地“移动”系统安全配置,扰乱攻击方对系统状态的认知,进而影响攻防决策和演化过程,被称为“改变游戏规则”的网络空间革命性技术. MTD的技术本质是建立和控制攻防双方的非对称认知.为了实现对这种非对称认知关系的量化分析,通过建模攻防知识面在攻防双方认知中的差异化投影,将非对称认知关系引入到MTD博弈决策中,提出面向非对称认知的MTD动态博弈模型和基于多阶段潜在风险分析的决策方法.数学实例分析和模拟实验验证了模型和方法不仅能实现面向非对称认知的攻防博弈推演,也进一步提高了攻防状态建模的灵活度和空间规模,对基于博弈的网络安全管理具有指导意义.     

基于演化博弈的重大工程业主与勘察机构合作机制

为研究重大工程前期勘察阶段业主与勘察机构的合作问题,以业主和勘察机构有限理性为前提,基于演化视角建立双方决策行为交互的博弈模型,探讨了参数变化对于演化稳定策略的影响,并用仿真实验的方法研究参数的取值与初始策略选择对于演化结果的影响。研究结果表明：合理的超额分配系数对促进双方合作有积极意义,且存在一个最优的系数使得双方合作的可能性最大;双方的成本对于均衡结果的影响呈现差异化的结果;风险分担机制的设计可有效促进合作。     

监管科技影响下互联网金融监管演化博弈研究

为明确监管科技对互联网金融行业监管的影响,构建互联网金融企业与金融监管机构的演化博弈模型,分析监管科技对博弈双方演化稳定策略选择的影响.结果表明,互联网金融监管易陷入此消彼长的博弈对抗状态,而监管科技的引入能够打破双方的不良策略选择,使系统进入严格监管、合规经营的相对稳定状态;监管科技的投入程度、成本节约及其风险识别能力是影响监管科技应用效果的关键因素.因而,政府应完善各级金融监管机构政绩考核制度,提供技术和制度保障促进监管科技发展,落实监管科技应用,以防范金融风险.     

考虑风险关联的轨道交通PPP项目风险分担演化博弈模型

为改善博弈论用于研究风险分担策略选择问题时忽略风险关联这一弊端,立足于演化博弈与风险关联视角,刻画应分担风险损失并引入到轨道交通PPP (public-private partnership)项目风险分担演化博弈模型中,根据复制动态方程,研究策略选择问题的演化过程,得到不同情形下的演化稳定策略.研究结果表明:风险分担系数、风险控制成本、基础收益等9个因素都会影响双方的策略选择,此外更重要的是,是否考虑风险关联可能会导致最终的演化结果有所不同.     

基于多元公共品演化博弈的无人作战集群策略占优条件

如何提高集群中合作者占比, 是无人集群作战中自主协同的关键问题之一。基于多元公共品演化博弈框架, 对无人作战集群策略占优条件进行了理论推导和特性分析。首先,给出无人集群自主协同需求, 建立基于愿景驱动的多元演化博弈模型。然后,以平均丰度函数为出发点, 理论推导多元演化博弈的合作策略占优条件。在此基础上, 针对线性和带门限值的两类公共品博弈, 仿真分析收益系数、愿景水平、门限值等参数对策略占优的影响, 获取两类博弈模型的策略占优特性。最后, 依据特性分析结果, 给出实现无人集群合作策略占优的建议, 为无人集群作战的机制设计提供决策支持。     

考虑风险关联的轨道交通PPP项目风险分担演化博弈模型

为改善博弈论用于研究风险分担策略选择问题时忽略风险关联这一弊端，立足于演化博弈与风险关联视角，刻画应分担风险损失并引入到轨道交通PPP（public-private partnership）项目风险分担演化博弈模型中，根据复制动态方程，研究策略选择问题的演化过程，得到不同情形下的演化稳定策略.研究结果表明：风险分担系数、风险控制成本、基础收益等9个因素都会影响双方的策略选择，此外更重要的是，是否考虑风险关联可能会导致最终的演化结果有所不同.     

个体与群体之间的一类博弈问题分析

分析个体与群体之间的一类博弈问题，构造一对多博弈模型。其同时具有Stackelberg模型、演化博弈模仿者动态模型的特点：在博弈的第一阶段，有限理性的群体参与者采取模仿者动态行为；在博弈的第二阶段，完全理性的个体参与者根据群体参与者的策略分布，确定自己的反应函数。博弈达到稳定状态后，群体参与者采取演化稳定策略，而个体参与者的风险占优策略将收敛于Nash均衡策略。讨论模型的一些性质：有限理性的群体在模仿过程中存在收益损失；老练的个体参与者存在欺骗行为；在个体参与者完全理性决策的带引下，可以解决多重Nash均衡的选择问题。     

基于博弈论的无人机搜索路径规划

现阶段的无人机搜索路径规划主要以区域覆盖率以及搜索时间为指标,缺乏对目标运动行为的综合利用。本文以敌我双方为局中人,把敌我双方可能的行为作为策略集,建立博弈论模型,通过求解Nash均衡改进扫描式搜索路径规划算法。仿真表明,基于博弈模型的规划算法较改进前不仅能够满足对待搜索区域的完全覆盖,而且提高了无人机的任务完成率,说明了该算法的有效性。     

考虑氮素流通效率的生态补偿策略演化博弈分析

基于流域氮素流通效率提升,探讨地方政府与农户的生态补偿策略选择,构建有限理性地方政府与农户的演化博弈模型,仿真分析演化均衡策略,提出补偿力度随农户行为变化的动态生态补偿政策,有利于政府长期优化政策和响应需求。研究表明：静态生态补偿政策下系统存在均衡稳定策略,且双方的初始合作比例直接影响系统演化速率;动态政策下演化轨迹螺旋式趋近混合策略焦点,可通过控制生态补偿上限等因素提升合作概率。     

基于鲁棒优化的无人机空战博弈决策

作为无人机空战过程中较大的不确定性因素,作战双方毁伤概率易受外界因素影响,可能在一定范围波动,针对这一问题将鲁棒优化思想引入无人机空战博弈模型中,结合纳什均衡求解的适应度函数的期望和方差,建立了变权重的自适应目标函数,设计了权重的分配方法。在确保策略解可行的同时,提高了毁伤概率变化因素下混合策略的鲁棒性。仿真实验结果表明,与原博弈模型相比,新模型纳什均衡解下的双方博弈收益受参数变化影响较小,可提供更可靠的策略参考。     

无人机集群网电攻击行动协同目标分配建模

以一体化综合防空系统中的雷达为作战对象,从体系对抗的高度研究了无人机集群网电攻击行动协同目标分配的思路与方法,并以目标重分配规则与有人机/无人机协同规则为重点构建了基于协同目标分配规则的协同目标分配模型。然后研究了基于智能优化算法的协同目标分配模型求解方法,运用混合离散粒子群优化算法模拟有人机目标分配,运用基于协议规则算法模拟无人机目标分配。最后进行了仿真实验测试,实验结果证明了协同目标分配模型的有效性,并反映了集群自组网状态对于集群作战效能的重大影响,为无人机集群以及反无人机集群的战法设计提供定量依据。     

基于Stackelberg安全博弈的多无人机边境巡逻问题研究

无人机技术的发展使其在边境巡逻监测任务中承担了重要角色,而无人机续航时间的限制、多类型的越境方以及越境方的观测行为等现实因素对无人机巡逻策略的制定提出了新的难题.针对上述问题,首先构建了由多架无人机构成的巡逻方和多个越境方之间的Stackelberg安全博弈模型,其中巡逻策略和越境策略是基于所设计的有向图来描述的;进一步证明了巡逻策略与有向图上边际覆盖量之间的等价关系,进而将原博弈模型转化为了有向图最优边际覆盖的线性规划问题,并设计了两阶段映射算法;最后在仿真实验中,通过一个具体实例阐述了边际覆盖量到混合策略的转化过程,并在生成的数据集上从模型求解效率、巡逻策略的有效性和鲁棒性三方面进行了对比实验.实验结果表明转化后的模型能够有效应对指数级规模的巡逻策略给博弈求解带来的计算挑战,且能够给出具有较高质量以及较强鲁棒性的巡逻策略.     

弹道导弹对航空母舰打击效果的计算机仿真

从常规弹道导弹与航空母舰攻防对抗的角度出发,通过对航母机动区域及侦察预警、机动规避能力的分析,确定了双方的最优攻防策略。建立了用于研究弹道导弹对航空母舰打击效果的仿真模型,并讨论了模型的结构、功能和算法。仿真结果表明:普通弹道导弹对静态或线性动态的航母目标有较好的命中效果,但对预警系统完好、且处于机动规避中的航母,则作战效果非常有限,需要发展新的末制导技术。     

北京市禽蛋流通模式选择的演化博弈分析

将北京市本地的禽蛋经营者和外地的禽蛋经营者作为两个群体，分析了禽蛋流通模式选择的演化问题。通过建立种群演化动态模型，发现在劳动力密集型与资金技术密集型流通模式的选择博弈中，存在唯一的演化稳定策略，即未来劳动密集型（散装禽蛋）流通模式将退出北京市场；在加工流通模式与包装流通模式的选择博弈中，存在3个演化稳定策略，而现实的演化路径则取决于演化的初始状况。最后指出环境、禽蛋物流技术以及禽蛋加工技术是影响禽蛋流通模式选择演化速度的关键。图1，表2，参10。