复杂系统研究中基于agent的模型化方法.pdf

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1、上海理工大学学报第33卷第2期J．UniversityofShanghaiforScienceandTechnologyVo1．33No．22011文章编号：1007—6735(2011)02—0124—06复杂系统研究中基于agent的模型化方法江世杰，韩战钢(北京师范大学管理学院，北京100875)摘要：A_gent-basedmodeling(ABM)是自底向上的研究复杂系统的模型化方法．本文介绍了agent建模与复杂系统的关系，总结和阐述了agent和ABM的一些基本概念和性质，并且分析了

2、ABM在社会和经济领域中的应用和近年来国际上的研究成果，旨在进一步推进ABM在各研究领域的应用．关键词：agent-basedmodeling；复杂系统；涌现；自底向上的模型方法中图分类号：TP11文献标志码：AAgent-basedmodelingincomplexsystemresearchJIANGShi-jie，HANZhan-gang(SchoolofManagement，B@ingNormalUniversity，Bering100875，China)Abstract：Agent-ba

3、sedmodeling(ABM)isabottom—upapproachforcomplexsystemresearch．Therelationshipbetweenagent—basedmodelingandcomplexsystemswasdescribedand，somebasiccon—ceptsofagentandABMweresummarized．ByanalyzingtheapplicationofABMinsocialandeco．nomicfieldsandtherecentre

4、searchprogressesinliteratures，thepaperaimstofurtherpromoteABMapplicationinvariousresearchfields．Keywords：agent—basedmodeling；complexsystems；emergence；bottom-upapproachAgent．basedmodeling(简称ABM)是一种研究更加适应周围的环境．ABM由相互作用的自主复杂系统的模型化手段，它可以方便地将一些不易agent~成，每个

5、agent有自己的行为规则，既能够数学化的规则纳入模型，并且易于表示学习、发展影响其他的agent或环境，也能被其他的agent或(develop)等外生的信息，这使得它有别于传统模型环境所影响．在基于agent的模型的微观层面，每方法，如微分方程、统计分析及系统动力学等l1]．其个agent所遵循的具体规则都比较简单，但是，在与微分方程模型化方法的主要区别在于微分方程使宏观层面上，agent可以通过自组织，产生并不一用宏观的变量，如密度，而基于agent的模型方法使定可以直观想象出来的宏观效果、

6、整体行为(col—用微观变量，如描述具体的某个分子或个体．lectivebehavior)L2j．相关研究使得人们可以在规则在社会系统等复杂系统中，包含大量个体，个制定时预计到会产生的系统整体行为，并使得人体间相互影响，并且通过学习调整自己的行为以们可以修改这些规则，让系统向着有利于系统整收稿日期：2011—01—30项目基金：国家自然科学基金资助项目(60774085，61074116)作者简介：江世杰(1985)，男，硕士研究生．研究方向：agent建模及其应用．E—mail：jsj@mail

7、．bnu．edu．cn韩战钢(联系人)，男，教授．研究方向：复杂系统、agent建模及其应用、遗传算法等．E-mail：zhan@bnu．edu．cn第2期江世杰，等：复杂系统研究中基于agent的模型化方法体效益的方向发展．这种在微观、宏观多尺度上产法，而非仅仅是技术_l，已经被应用到科学研究的生的并不能用简单相加解释的宏观效果，被称为各个方面，ABM的建模形式也是多种多样的．但是，是涌现性(emergence)l】j．虽然涌现这一概念已经一个基本的ABM还是要包含以下3个元素[n]：提出很久，

8、但是，其出现机制和效能并没有被彻底a．一定数量的agent；解决．加州州立大学的Abbott教授也曾明确指出b．一套完备的agent拓扑关系和作用规则；涌现性是复杂系统研究的重点关注对象(原文为C．agent的环境，agent在环境中相互作用，并“圣餐”——holygrail)[．且与环境相互作用．ABM为观察和研究复杂系统中的类似现象提对于agent的定义，学者们并未达成一个明确供了强而有力的工具．从种族冲突、免疫系统的模拟的共识．Jennings_1提出了一个面向agent的软