基于Repast的演化博弈理论仿真研究与应用

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1、第32卷第l2期学它教刁l：V0l_32NO．122010年12月HuadianTechnologyDec．2010基于Repast的演化博弈理论仿真研究与应用顾洪超，黄仙(华北电力大学控制与计算机工程学院，北京102206)摘要：演化博弈理论是博弈理论新的发展，它起初产生于生物学领域，随着研究的深入，科学人员逐渐将其引入到其他领域并发掘出其重要的意义。目前研究演化博弈的方法主要包括解析法和基于计算机的仿真方法。Repast是目前使用较多的基于多主体的建模与计算机仿真的平台之一。利用Repast仿真平台，将已有的模型

2、(复制动态方程)进行封装，在给定的条件下进行仿真研究，并将该方法应用到电力市场当中，对发电厂商竞价行为进行仿真模拟。仿真过程中，该平台很好地体现了各发电厂商采用不同策略进行博弈的动态过程，并最终趋于各自的均衡。仿真所得结论与利用解析方法基本上一致。关键词：演化博弈理论；电力市场；竞价行为；Repast中图分类号：0225：F407．61文献标志码：A文章编号：1674—1951(2010)12—0014—040引言1演化博弈模型建立及稳定性分析演化博弈论是把博弈理论分析和动态演化过程根据参考文献[2]，阶段博弈的矩阵

3、形式见表分析结合起来的一种新的理论。其不同于传统博弈1，其中：和1一分别表示参与者在一次博弈中论充分理性假说之处在于将生物体看成是有限理性采取策略和的概率；y和1一Y分别表示参与的竞争者，它们在彼此竞争的同时完成自身的进化。者Ⅳ在一次博弈中采取策略Ⅳ和Ⅳ2的概率。近几十年来，科学家们对演化博弈理论的研究越来表12×2非对称博弈收益矩阵越深入，已将其应用到了很多领域。其中，经济学家将其引入经济学，将人也看成有限理性的生物体，认为社会制度是大量有限理性的个人在相互博弈的基础上形成的一种适应环境变化和社会发展的均衡状由此可

4、以得出2类参与者的复制动态方程为态，该状态不断被保存下来，又不断向前进化，即在dx=(1一)[(c—g)+所谓的适应性进化的过程中产生并发展起来。关于演化博弈理论的研究，目前主要有2条技(n—e+g—c)y]，(I)术路线：一条是解析法，另一条是基于Repast(Re—dx=y(1一)[(／一^)+cursivePorousAgentSimulationToolkit)的仿真方法。(b—d+h一]，(2)解析法主要是对所建立的数学模型进行求解，然后式(1)、式(2)统称为动态系统。利用相关的定理判据来检验。该方法适用

5、于市场竞复制动态系统的稳定性分析在参考文献[2]中争的参与者较少、所建模型较简单的情况。一旦参与者较多、模型比较复杂时，该方法就不再适用。基给出具体的解释，针对。，b，c，，e，g，h之间不同的关系也给出了详细的说明，这里不予展示。于Repast的仿真方法是一种借助计算机来研究多智能体复杂系统的新方法，它不仅克服了解析法所2Repast及演化博弈稳定性仿真遇到的瓶颈，而且还能体现各个参与者之间的博弈过程，可谓一举两得。2．1Repast简介本文主要是应用仿真的方法对演化博弈理论进Repast是一种在Java语言环境下

6、设计生成基行仿真，以实际的动态过程展现各个参与者在竞争于主体的计算机模拟软件构架，它是由芝加哥大学中的表现，并将该理论应用到电力市场中，分析政府的社会科学计算研究中心开发研制的，其设计目标调控对发电商竞价策略的影响。是使用的方便性、较短的学习周期以及可扩展性。它提供了一系列生成、运行主体，收集其数据的类收稿日期：2010—09—09库，建模者可以通过直接使用这些类或从这些类继第l2期顾洪超，等：基于Repast的演化博弈理论仿真研究与应用·15·承子类来构造自己的模型。和方法见表3、表4。Repast还能够以图表的形

7、式显示运行中的模型表2Case类的属性数据、对运行中的模型进行“快照”以及生成模型运行的影像资料。Repast从Swarm模拟工具集中借鉴了不少的设计结构和方法J，可以说它是一个“类Swarm”的模拟软件构架。虽然Repast相对简单易学，环境配置简单，而且支持仿真模拟功能强大，但表3Model类的属性它只提供一个简单的基本框架，要实现一次完整的仿真试验，仍需根据具体研究的系统，对其进行功能的完善和扩展。其实现仿真模型的基本流程如图1所示。表4Model类的重要方法名称方法说明Setup创建并注册时序图，及为其他类实

8、例分配空间Begin运行核心方法BuildModel产生电网公司主体实例与发电公司主体实例BuildSchedule创建程序运行时，各主体实例的调度时间表BuildDisplay实时更新时序图变化GetInitParam获得开始运行前，由用户界面设定的参数2．3演化博弈稳定性仿真在确定了模型的前提下，利用Repast平台对模型进行仿真，分析其稳