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。     

面向应急管理的人工社会元建模方法

针对非常规突发事件应急管理建模的需要探索新的方法,面向应急管理的人工社会元建模方法尝试利用元模型描述人工社会基本要素,利用领域建模方法刻画应急管理领域模型,采用模型变换和代码生成支持计算实验.本文以公共卫生突发事件应急管理研究为案例,利用人工社会元建模方法构造了人工社会元模型、突发事件模型、应急管理模型,并采用仿真模型代码生成技术直接产生计算实验模型代码框架.案例的构造过程表明面向应急管理的人工社会元建模方法是一种自洽的、贴近应急管理问题研究的建模方法,可以在集成项目的工作中发挥重要的作用.     

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。     

任务驱动的应急资源集成方式与组织过程建模

通过应急平台实现应急组织资源协作调配是当前应急工作的重要方法.根据突发事件情景任务,快速组建与应急任务功能契合的应急资源组织体系,是保证应急管理平台的辅助决策有效性的关键.本文在对应急管理平台资源集成模式分析的基础上,建立了任务驱动的应急平台资源集成框架,对任务驱动的应急虚拟组织协作过程进行了建模分析,并提出了一种模型求解算法和算例应用.     

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.     

矿井突水平行应急管理理论和方法基础研究

研究了基于ACP理论的矿井突水平行应急管理理论和方法基础,应对矿井突水应急管理问题,达到有效协同和集成化管控效果.在分析矿井突水系统的边界和内涵基础上构建人工矿井突水系统,以4D时空管理为导向讨论了基于人工系统的突水计算实验问题,并从常态下的突水感知和非常态下的计算实验式自动化预案及数字广播式的指令下发两个方面,研究探讨了矿井突水平行应急管理中的平行执行问题.矿井突水平行应急管理是以"认识自然、理解自然、利用自然和改造自然"为目的,通过人工系统直接影响或改变实际矿井现场的运行方向,为矿井突水安全管理提供可行的集成化管控支持.     

平行系统的人工环境构建技术

人工环境是平行系统的重要组成,特别是人工社会、智能模型、计算实验的基础支持。通过数据、模型描述和表示真实环境,通过传感和信息网络和动态演化逼近真实环境,通过高性能并行计算和接口标准为人工社会、计算实验和平行执行提供动态、准确、可信的环境信息和计算支持,是人工环境最本质的技术内涵。以数据和模型为中心,以并行计算技术和设施为支撑,通过传感器网络和信息网络进行动态演化,是构建人工环境的基础、有效方法。通过分析,指出人工环境构建的关键技术包括多表示/多分辨率技术、基于模型的动态环境技术、多源数据驱动的演化技术、高性能并行计算技术,同时提出了相应的技术思路和方案。     

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.     

基于计算实验的探索性分析框架研究

提出基于计算实验的探索性分析方法,该方法可用于复杂系统的不确定性分析,既适合对其进行高层次规划与论证,又适合对其进行详细评估.提出了实验规划的概念,从整体上将仿真实验的各准备步骤进行统筹规划.结合实验规划,以信息化作战体系对抗为例,给出了基于计算实验的探索性分析框架的组成和过程.本框架已初步成功应用于C4ISR系统的效能评估.     

基于ACP方法的电子商务系统复杂性研究

运用复杂系统研究中的“人工系统＋计算实验＋平行执行（ACP）”方法，结合新兴电子商务的特点，提出了基于ACP方法的电子商务复杂性研究方法论。讨论了其中的代理建模、实验、决策和量化计算4个主要问题；设计了与真实电子商务系统平行执行的电子商务社会实验平台，为复杂性研究结果的评估、验证和修正提供了实验环境。该方法论与实验平台的研究，有助于加快新兴电子商务复杂性研究的步伐、提升企业的国际竞争能力。     

基于带控制器并行结构模型的并行微粒群算法

并行计算是解决复杂大规模工程计算问题的有效方法。现提出了一种基于带控制器并行结构模型的并行微粒群算法,它是一种粗粒度的并行。它将种群分为几个子种群,分别放在不同的处理器上,每个子种群独立、同时进化,周期性地交换、更新最优信息。实验结果表明：若选择合适的通讯周期时,该并行微粒群算法不仅具有理想的加速比,而且有效地提高解的质量。     

集中式粗粒度分布并行模型和并行进化神经网络

提出了一种分布计算环境下并行进化神经网络的实现机制：集中式粗粒度模型。该模型基于并行遗传算法，可以同时对前馈神经网络的结构和权值进行优化。在分布计算环境中的实现为其在分布式网络中的应用开辟了广阔的前景。初步的实验结果表明该模型可以加快神经网络的进化速度，提高进化的效率     

基于小波变换的图像bit纠错数据并行实现研究

针对图像传输的比特纠错去噪处理高效实现,本文提出了一种基于小波分解的比特纠错SIMD PE阵列数据并行计算方法.该方法,针对不同的小波子带,采用不同的并行计算策略;针对数据并行计算中的PE选择问题,采用PE标识预置的解决方法,即确保去噪效果,又使得数据并行操作更为规则、简洁,大幅度地提高了处理的速度.     

基于Matlab的分布式并行优化计算环境

在对并行计算环境进行深入讨论的基础上，提出了基于Matlab的分布式并行优化计算环境的层次结构，并设计了初始化函数、发送接收任务函数、进行任务函数和回送并综合结果函数四大类的基本并行函数，这些函数都具有大粒度的特点。利用这些基础函数，实现了并行SQP。为伪代码的分析中表明，利用四类基本函数实现分布式并行计算是简单而有效的。     

面向应急管理的大图重要节点中介度高效近似计算方法

社交网络中的重要节点对于信息的传播效率有着至关重要的作用,也是近年来的研究热点问题.同时,随着新媒体时代手机、微博、微信等新兴媒介日益变快的信息传播速度,政府部门和企业已经逐渐认识到通过识别社交网络中的重要节点对于管理和控制社交网络中的信息传播,在面向应急的非常规突发事件数据获取与分析中,有着举足轻重的作用.新媒体时代也扩展了人们社会活动的信息容量与交换速度,以MapReduce为代表的分布式计算系统在应急管理的大规模社交网络数据分析中也变得越来越普遍.为了便于应急管理中的信息传播控制,针对应急管理中大规模社交网络图上重要节点识别的关键问题,本文提出了一种新颖的基于轴节点选择策略的大图重要节点中介度近似计算方法和原型系统,并通过模拟数据和真实数据(包含一个连续六个月的真实社交网络数据集)进行了验证.实验结果表明,该方法能非常有效地找出社交网络上的重要节点,对于应急管理中的信息传播控制有着重要的作用.     

异步并行计算及其在连续系统仿真中的适用性研究

在基于消息传递的分布式系统上,根据两类异步并行计算的特点,结合连续系统仿真对并行计算的要求,分析了异步并行计算对仿真结果的影响,提出了用异步并行计算方法进行连续系统仿真并保证不出现计算过程“混乱”的限制条件,实践证明,满足文中限制条件的异步并行仿真计算比相应的同步并行仿真计算具有更高的加速性能。     

SAR回波数据并行化模拟研究

SAR系统回波仿真的计算量巨大,为了克服传统SAR仿真耗时过长的问题,基于MATLAB/DCT(Distributed Computing Toolbox)软件平台,利用对场景划分的方法进行了SAR回波数据并行计算的仿真。仿真结果表明,该方法能明显提高SAR回波仿真效率。验证了SAR回波数据并行化仿真的可行性和有效性。     

一种新型永磁球形步进电机伺服控制研究

针对一种新型永磁球形步进电机,运用卡尔丹角旋转建立了转子固连坐标系下转子动力学模型。在此基础上按照转子作连续轨迹运动的要求用计算力矩法设计了一种伺服控制策略,进行控制参数整定的同时获得转子运动的期望转矩,并使用李亚普诺夫方法分析了该运动控制的稳定性。最后结合已得的转矩模型,提出了一种定子线圈电流控制的控制方案,并进行了仿真实验。     

一种语义扩展的DEVS模型表示方法

离散事件系统规范（DEVS）是建立在一般系统理论的基础上的有效的模块化系统建模规范。针对当前基于DEVS的仿真模型表示方法不能描述模型上下文,不能有效支持模型语义组合、重用的问题,提出了语义扩展的DEVS模型表示方法（SEM-DEVS）。SEM-DEVS在原有的DEVS模型规范基础上,增加了模型的实验框架和语义扩展接口,增加了对模型行为表示能力的要求。在SEM-DEVS形式化定义的基础上给出了实验框架以及语义扩展接口的逻辑关系及匹配方法。以逻辑公式方式表示实验框架和语义扩展接口,给出SEM-DEVS的一种实现方法。

Abstract：

Based on general theory, DEVS is an effective and module modeling specification. For the problem of lacking capability of current model representation approaches to describe context and support semantics reuse and composition of simulation model, a Semantic Extended DEVS （SEM-DEVS） model representation approach was proposed. On the base of DEVS, experiment frame and semantic extended port of model were extended to SEM-DEVS. Stricter request to describe the behavior of model was proposed in SEM-DEVS. Logic relationship and match method of experiment frame and semantic extended port of model was brought forward base on formal definition of SEM-DEVS. An implement of SEM-DEVS was proposed, in which experiment frame and semantic extended port were both represented by logic formulas.