融合ABM与博弈论的武汉市城镇开发边界划定与优化

城镇开发边界的划定与优化工作一直是国土空间规划改革的重要组成部分,其有助于遏制城市盲目扩张,促进资源结构有序重组。文章以武汉市为研究对象,从模拟角度探索城镇开发边界的划定与优化方法。考虑不同微观主体的偏好与目标,将多智能体模型(ABM)与元胞自动机(CA)耦合,初步划定城镇开发边界,在此基础上,引入基于博弈论的城市开发生态冲突耦合协调机制,实现划定结果的优化。研究表明:基于ABM的城镇开发边界划定方法可以深度刻画微观层面的智能体决策行为,且不同收入水平的居民智能体具有不同的偏好与目标;优化后城市用地面积为519.32 km2,新增城市用地主要集中在中心城区边缘,呈点状填充式扩展,且主城区外已出现了一定数量的卫星城,如黄陂前川、新洲邾城等。文章的研究从开发与保护的视角出发,旨在为国土空间开发格局优化提供参考。

基于PERT和ABMS的装备体系保障效能评估方法研究

装备体系的保障直接影响了装备体系的作战效果,而装备体系保障效能评估具有范围大、层次多、要素全、流程长等特点。针对飞机装备的体系化作战需求,分析了飞机装备体系保障效能评估的难点。面向飞机装备保障任务的时序性及其建模需求,设计了基于PERT的机场保障建模方法,建立了面向装备体系保障活动的PERT进程模型。提出了基于ABMS的可组合装备体系作战模型框架,定义了面向体系效能分析的保障实体类型、装备对象、交互关系和交互对象的建模概念。鉴于定性分析方法难以胜任装备体系保障的效能评估,采用基于决策树的定量分析方法分析了保障要素对体系作战效能的影响,为面向体系作战的装备保障正向设计提供了一种定量分析手段。最后,通过典型应用案例的仿真实验,验证了前述方法和模型的有效性。

基于ABM模型的投资者情绪与投资决策分析

ABM开辟了经济金融及管理复杂决策研究的新途径。建立ABM模型,研究投资者情绪与投资决策之间的内在传导机制。通过在模型中引入异质性的情绪因子,对投资者决策行为受投资情绪的影响以及由此引起的金融市场波动进行分析,并采用MATLAB软件对所建立的理论模型进行模拟。模拟结果表明:投资者情绪的波动与金融市场非理性泡沫之间的内在关联显著,并据此提出在投资决策中采取反向调控情绪的投资策略是有效的。

基于orCAD/PSpice ABM仿真的光伏新型改进CVT控制研究

根据光伏电池的物理数学模型,采用orCAD/PSpice10.5模拟行为模型(ABM)建立光伏电池单元和光伏阵列仿真模型,采用该模型对光伏组件的特性进行了仿真,得出了光伏电池最大功率点电压受光照照度影响甚小,但与电池温度成近似线性递减关系的仿真结果。据此对恒定电压跟踪法(CVT)进行了改进和设计,并对光照、温度影响下的改进型CVT的跟踪控制效果进行了仿真分析。仿真结果表明,采用orCAD/PSpiceABM可对大型光伏阵列发电电路和系统进行较高精度的模拟仿真,也表明基于温度调节的改进型CVT与移相全桥软开关技术相结合,仍是一种性能优越、具有实用价值的控制方式。

高拱坝施工的SD-ABMS混合仿真建模研究

针对现有的高拱坝施工仿真多采用离散事件仿真(discrete event simulation,DES)这一建模方法,难以从微观层面精细地描述大坝施工复杂系统中的个体行为,同时仿真模型缺乏对关键连续因素的复杂作用关系进行定量分析的问题,提出高拱坝施工的SD-ABMS混合仿真建模方法。首先采用基于多智能体的仿真与建模方法(agent-based modeling and simulation,ABMS),依据高拱坝施工流程,抽象出拌和楼、自卸汽车、缆机、施工仓面四种Agent和详细的混凝土转运过程,对各Agent的行为以及它们之间的相互作用进行建模;同时,对影响施工效率的各种连续因素,基于系统动力学方法(system dynamics,SD)进行建模,定量分析疲劳、熟练度等连续影响因素对施工效率的影响;最后,以工作时间、缆机循环时间等为接口变量,建立高拱坝施工的SD-ABMS混合仿真模型。工程应用表明,与传统DES模型以及单一ABMS模型相比,仿真结果与工程实际偏差率分别平均缩小了4.83%和3.5%,为高拱坝施工过程精细化仿真分析提供了新的思路。

基于ABMS的体系效能评估框架研究

分析了基于信息系统武器装备体系基本特征和仿真评估要求,研究了基于Agent建模仿真(Agentbased modeling and simulation,ABMS)方法的体系效能仿真开发和评估过程,针对基于信息系统武器装备体系仿真评估的要求,建立了由体系效能评估准备、联合作战想定编辑、ABMS体系仿真引擎、作战过程表现及战果统计,以及体系效能综合评估等组成的体系效能评估技术参考框架,并通过开发相关系统验证了框架的合理性和实用性。

基于主体建模方法的企业对碳交易市场的响应研究

推动工业企业低碳转型是我国在“双碳”目标下的迫切要求。碳市场政策是激励企业自主减排的主要手段,但激励型政策效果受制于异质性企业的技术采纳决策和碳排放调控行为,给政策的设计与实施带来挑战。本研究以716家钢铁企业及12项低碳技术作为案例,基于企业主体的建模方法(ABM),设计了5类碳配额情景和5类碳市场活跃度情景,刻画了碳交易市场政策影响下微观层面企业低碳技术采纳决策及宏观层面的碳减排效果。研究发现:①收紧碳配额和增强市场活跃度都能产生促进企业采纳低碳技术、加快低碳转型的效果,不同企业的技术采纳行为之间呈现出“技术采纳时间窗口”和时滞效应特征;②碳配额收紧和提高碳市场活跃度可促进企业碳排放强度均值下降5%~24%,碳配额收紧到低于平均减排强度时才有较为明显的促进减排的效果,市场活跃度在较高和较低范围均有明显影响;③提高碳市场活跃度对工业低碳转型的影响效果比收紧碳配额更为显著,前者使碳排放强度均值下降了19%,后者为10%。建议政府应通过加强交易平台建设、鼓励中介参与等方式,促进碳市场的活跃性。

城市院前急救系统混合建模及仿真研究

目的对院前急救中的关键连续因素进行定量分析,模拟医疗资源的运用调度流程,并反映大规模伤亡事件下伤病员流及院前急救的复杂适应性机制。方法运用Anylogic软件构建基于多智能体仿真(ABMS)、系统动力学(SD)和离散事件仿真(DES)的混合建模仿真系统。结果建立了基于SD的伤病员流结构模型、基于ABMS的院前急救资源配置模型、基于DES-SD的院前急救排队模型。通过仿真发现,相关耗时数据与日常接送伤员历史数据两者的平均耗时差异无统计学意义。结论基于混合建模方法的城市院前急救系统,可以用于应急医学救援方案策略的优化,能够促进灾害应急医学救援决策科学性与精确性的提升。

基于ABMS的矿工习惯性违章行为演化仿真

为探讨矿工习惯性违章行为(HVB)形成演化机理,基于复杂适应系统(CAS)理论、习惯领域(HD)理论和多主体建模方法(ABMS),构建HVB动态演化模型。利用Netlogo仿真平台设计仿真试验,动态模拟不同作业情境中组织、管理者、群体、矿工等多主体间的交互行为及其对HVB的影响。结果表明:矿工HVB形成演化系统是一个多主体交互作用的CAS;各主体对HVB的形成和固化作用效力有差异,安全执行力、安全督导和安全奖惩、示范性规范、安全意识对HVB形成和固化的作用效力较大。企业可通过调节各主体行为,实现HVB治理的自然演化和强制演化。

ABM在公共健康政策研究中的应用进展与趋势展望--基于CiteSpace文献计量分析

通过CiteSpace软件对Web of Science以及CNKI数据库收录的885篇文献进行回顾性计量分析并绘制图谱,总结国内外有关基于主体建模(ABM)于公共健康政策研究中的热点和变化趋势,为未来深化复杂健康系统相关的ABM仿真研究提供依据。结果表明:(1)国内外有关ABM于健康政策领域应用的相关研究虽总体呈现出了“运动式波动上升”的年度趋势且表现出了一定影响力但发展进程不一。(2)国内研究在机构间合作关系及融合性研究态势上较国外均不足。(3)国内外相关研究热点趋同性、差异性并存且涉及多个领域,但国内相关研究及具体应用方向较国外仍有较大拓展空间。ABM于公共健康政策研究中的应用仍面临一些挑战,未来应继续拓宽ABM方法应用的深度与广度,以解决公共健康这一复杂系统中的管理实际问题。

GIS与ABM集成的房地产开发模拟研究

以遥感和地理信息系统作为数据获取和空间分析的技术手段,采用多主体建模方法,对房地产开发商的开发行为和相互作用过程进行抽象和模型化,提出一个自下而上的房地产开发模拟框架。采用多变量逻辑回归模型分别建立各类开发商的区位选择模型,各开发商通过竞标获取某个地块的开发权,并实施开发行为。以北京作为实验区,模拟研究了大量开发商通过微观相互作用形成某种宏观的房地产分布格局的复杂过程。

基于OPM与ABMS的体系架构驱动仿真方法

建模与仿真在武器装备体系研制的全过程中都发挥着非常重要的作用,但是对于如何从体系架构中提取仿真所需的数据从而驱动构造仿真系统运行的研究还比较少,无法发挥架构驱动仿真的优势。采用OPM(ObjectProcess Methodology)对武器装备体系架构进行描述,通过一定的方法从体系架构中提取ABMS(Agent Based Modeling and Simulation)仿真所需的数据,从而支持仿真的运行,继而实现利用ABMS分析武器装备体系架构并对武器装备体系的能力进行评估。

基于PSpice ABM的光伏并网系统仿真研究

为探索光伏并网系统的PSpice仿真方法,以实际课题中两级式光伏并网逆变系统为背景,根据光伏电池的物理数学模型,采用orCAD/PSpice10.5模拟行为模型(ABM)方法建立了光伏阵列仿真模型和光伏并网发电控制器模型,实现了两级式光伏并网逆变系统级仿真,并对光伏并网发电系统受温度、光照影响进行了仿真分析。仿真结果表明,采用PSpice可对大型光伏阵列并网发电系统进行较高精度的模拟仿真,基于PSpice ABM建模的光伏并网系统仿真具有实际工程意义,为光伏系统级仿真提供了一种方便有效的仿真方法和手段。

基于ABM的园区紧邻餐饮集聚仿真模拟研究

针对城市园区带动轻工业特别是餐饮业集聚的动态形成过程不明晰的现状,研究了一种采用ABM仿真技术,微观、动态呈现餐饮业集聚过程并产生宏观涌现的模型方法。该方法分析影响餐饮店集聚的因素,制定智能体微观行为机制,建立仿真模型,以某高校为例模拟紧邻周边餐饮店集聚过程。对仿真模型参数遍历,找出最优解,对最优解运行10次,与现实数据进行匹配,保证模型的稳定性。研究表明,高校紧邻周边餐饮店的马太效应不明显、经营状况稳定、学生之间的口碑传播对餐饮店经营状况影响很小等结论,对现实有效。

ABM模型支持下的城市增长边界划定研究--以重庆为例

研究目的:探讨UGB划定的理念和方法。研究方法:以重庆为例,将基于智能体的模型(ABM)与UGB划定相结含,整合生态控制刚性边界和城市增长弹性边界,在复杂山地环境下划定UGB。本文模拟4种不同政府类型下的弹性UGBs方案:即一般型政府(GG)、谨慎型政府(CG)、开发型政府(DG)和放任型政府(MG)。研究结果:4种方案下的UGBs方案各有优劣,如CG方案追求平稳发展,城市开发受规划控制较严,强调耕地保护目标和城市空间紧凑发展;GG方案表现仅次于CG方案;DG方案更强调经济驱动和城市扩张,城市开发部分越过规划红线,致使城市紧凑度较低:MG方案中对城市开发管制较少,出现了明显的蔓延趋势。研究结论:ABM模型校正的像元吻合率达到82.92%,其模拟结果可作为弹性UGBs划定的参照,但还需根据城市规划目标来调整,尤其是体现多中心组团式的总体格局。

基于ABMS的员工安全意识涌现模型

为增强员工的安全意识,减少员工的不安全行为,利用复杂系统的涌现特性和多主体建模与仿真(ABMS)方法,构建员工安全意识涌现模型。运用Netlogo软件,通过调节员工、管理者、组织的主体属性值,动态模拟不同社会环境中员工安全意识的变化趋势。结果表明,安全意识是多主体交互影响的一种涌现现象,且各主体属性对员工安全意识的影响程度存在差异。受教育程度和安全培训水平对员工安全意识作用较大,管理者的情绪智力及企业对安全的重视程度次之,同时社会舆论压力对于员工安全意识存在双向影响。

建筑施工安全绩效与安全投入关系的ABM模拟

为探索安全投入方案优化方法,在Netlogo软件环境下,构建代理模型(ABM),基于津浙2省市建筑工程项目实地调研数据,采用蒙特卡罗方法对ABM模型进行重复仿真模拟,完成安全投入指标敏感性排序,探讨安全投入与安全绩效变化趋势。研究表明:安全投入增加能有效提升大多数安全绩效,但边际递减效应明显,其中,安全预防费用对安全绩效的影响能力最强,且与安全工程费用和安全员薪酬间存在明显的协同效应;安全工程费用的作用,受限于事故死亡人数这一安全绩效指标,存在佩尔兹曼效应;就总投入而言,存在经济最优值。

基于ABM仿真的实时市场结算不平衡费用分析

随着中国电力市场改革进程的深化,首批电力现货试点地区陆续完成了按现货价格结算的工作。然而在实际结算过程中出现了大量结算不平衡费用,影响了市场的公平和效率。如何在市场设计阶段充分预估结算不平衡费用从而降低市场风险、提高市场效率是市场设计者需要重点关注的方向。文中从实时平衡市场中结算机制及市场主体交互行为的角度开展结算不平衡费用仿真分析。首先,提取与结算不平衡费用紧密联系的平衡市场要素。然后,基于主体代理模型(ABM)仿真方法建立平衡市场仿真模型,市场主体采用强化学习算法制定参与市场交易的交互策略。最后,通过算例详细分析了平衡服务提供商策略行为、不平衡结算价格机制和新能源免考核区间对结算不平衡费用的影响。

基于FLAME的通用ABMS模型表示方法改进

模型表示方法是Agent建模过程中需要解决的最重要问题之一。通用ABMS模型表示方法的研究能够降低Agent建模工具的使用门槛,从而使其在跨学科领域的研究中发挥巨大作用。FLAME作为现有平台中的佼佼者,不仅完成度高,而且在模型表示、代码生成及可视化显示等方面具有突出的优势。在这样的前提下,选取FLAME平台与XML作为通用模型表示方法的基础,在继承其简洁、完备、并行化等优点的基础之上,通过挖掘其潜在的技术弱点与改进空间,提出了针对性的解决方案。最后,通过一个Agent模型实例验证了改进方案的可行性。