基于Stackelberg博弈论的Multi-Homing负载均衡研究

阐述了Stackelberg博弈的基本理论和模型,并将其应用于多主接入网络的负载均衡问题中,给出了一种基于Stackelberg博弈理论的多主接入网络带宽分配模型。考虑网络和用户之间的供需平衡,采用线性和非线性价格方案,给出了更加合理的带宽分配策略。仿真结果证明了算法是有效的,Stackelberg博弈模型能够合理有效地利用带宽资源,实现了负载均衡。

基于Stackelberg博弈论的网络用户安全模型

针对黑客或网络攻击者对网络用户实施的网络钓鱼攻击进行研究,提出一种过滤目标和非目标恶意电子邮件的Stackelberg博弈论模型。首先,将目标攻击者与代表电子邮件用户的组织之间的冲突建模为一个Stackelberg安全博弈,然后电子邮件分类器为每个接收到的电子邮件输出恶意评分,得到攻、防玩家的回报。进而通过对最佳防御子问题的分析,获得防御者的最佳防御策略,以减少防御者的预期损失。仿真实验结果表明,所提出的模型不仅可以为防御者带来更低的预期损失,而且相比于对恶意或非恶意电子邮件进行简单分类的检测分类器有更低的假阳性率和假阴性率。

车联网中基于三方Stackelberg博弈的动态多媒体定价方案

在当前车联网的应用场景下,中继车辆数据转发的积极性低下与存储空间有限,导致用户体验质量(QoE)降低,为此提出基于三方Stackelberg博弈的动态多媒体定价方案.为了激励中继车辆参与转发多媒体内容,提出多媒体内容定价框架,其中中继车辆获得全额佣金后向路侧单元(RSU)支付部分佣金.设计基于Stackelberg博弈的动态定价模型,根据中继车辆、用户车辆与RSU三方的存储空间利用率、内容数据大小和成本因素,建立各自的效用函数,并将其转化为三方四阶段Stackelberg定价模型.通过反向归纳法证明纳什均衡的存在,实现三方之间的动态定价以得到各自最优策略.仿真结果表明,所提方案有效解决了中继车辆存储空间过载问题,并提高了中继车辆积极性,且在提升用户QoE方面较传统方案具有优势.

博弈论视域下体教融合的现实困境、选择逻辑及实施路径

体教融合是促进青少年健康发展的重要途径和历史选择。运用文献资料等方法,梳理出体教融合发展中体育系统和教育系统所处的现实困境,从博弈论的视角分析体教融合合作中“体教双方”的选择逻辑,找到造成体教融合困境的原因,提出解决问题的方法及路径。从博弈论的视域分析,长期以来“体教”融合发展的困境一直未能解决,其成因囿于体育系统和教育系统的利益诉求差异而形成的“非合作博弈(纳什均衡)”。要突破这种困境,需要体教双方从非合作博弈转入合作博弈,从而达到“帕累托最优”解。体教融合的实施路径主要包括:统一思想、调整目标,达成体教融合的最优策略共识;加强顶层设计,形成具有约束力的体教融合合作协议;建构科学的合作利益分配方式,形成体教融合激励相容机制。

互补品供应链Stackelberg博弈下纵向决策研究

以两条均由一个制造商和一个零售商构成的互补品供应链为研究对象,探讨互补品供应链采用不同决策方式时的链间Stackelberg博弈和链内Stackelberg博弈问题,研究市场规模、成本等参数对市场价格、需求、利润的影响。进一步地,对链间Stackelberg博弈下的四种决策方式(集中-集中、集中-分散、分散-集中、分散-分散)下的均衡解进行比较分析。研究表明:互补产品生产成本与需求、利润负相关;自身价格与互补产品成本负相关;集中决策是互补品主导供应链的占优策略;对于跟随者供应链而言,采取集中决策还是分散决策方式,首先取决于主导者供应链的决策方式,其次取决于产品之间的互补程度;集中-集中决策方式是互补品供应链的帕累托均衡解。因此,互补品供应链内部成员之间可设计一种增量利润分享机制,确保供应链集中决策的稳定性;互补品供应链之间应注重两个方面:一是相互合作共同降低产品成本,实现降本增效;二是以某条供应链产品进行低价引流,促进消费者对互补产品的需求,进而实现互补品供应链利润最大化。

基于Stackelberg博弈的停车场管理策略

为了解决城市停车难问题,基于Stackelberg博弈论提出了停车场运营者与交通管理者共同决策的城市停车场管理策略。针对停车者、停车场运营者和交通管理者的交互关系,从博弈论角度分析了这三方参与者之间的影响,并建立了这三方参与者的相应效用函数;以交通管理者与停车场运营者利益主体矛盾最小化为目标,基于Stackelberg博弈建立了这三方的博弈模型,确定了实时停车场进出管理原则;基于数值仿真将差分进化算法与Kriging代理模型进行联立对博弈模型进行求解,得到相应停车预约管理方案及三方效用;通过数值仿真将基于Stackelberg博弈得到的方案与停车场运营者利益最大化方案进行对比分析。研究结果表明:在主线流量大、中、小三种情景下,基于Stackelberg博弈方案是各方利益矛盾最小的方案。

IWSNs防移动干扰节点的两层协作Stackelberg博弈

针对工业无线传感器网络物理层移动干扰攻击节点的攻击问题,研究sink节点和簇头节点共同抵御攻击的两层协作博弈模型。在簇头节点中选择最佳协作节点,共同抵御移动干扰攻击节点;以网络安全速率为优化目标,将sink节点、最佳协作节点和攻击节点之间的合作竞争关系建模为两层协作Stackelberg博弈模型,采用逆向归纳法求解博弈均衡解。仿真实验结果表明,与未采用协作节点的方案相比,采用的最佳协作节点选择方案对移动攻击节点的抵御效果更佳,且与其他协作博弈功率控制模型相比,两层协作Stackelberg博弈模型可有效提高工业无线传感器网络的安全速率。

面向无线边缘网络的分层Stackelberg博弈群体激励方法

现有分布式机器学习模型的相关激励机制大多基于单层服务器架构,难以适应当前异构无线计算场景,同时存在计算资源分配不平衡、通信成本高昂等问题.针对上述问题,创新地提出一种面向无线边缘网络的分层Stackelberg博弈群体激励方法(Hierarchical Stackelberg game Swarm Learning Incentive method for wireless edge network,HSISL),创新地将Stackelberg博弈机制引入群体学习模型中,依据各参与方性能差异,云端聚合平台、边缘簇节点、边缘计算节点三方进行动态博弈,通过双定价公平激励过程,共同制定个性化分层资源分配策略,得到模型训练的最优纳什解,有效引导边缘计算模型进行正向加速.通过理论与实验分析,HSISL能够有效提升模型公平性与训练效率,其在MNIST数据集上的准确率可达96.06%.

工程博弈论-工程优化决策中的博弈思想、原理及应用

实际工程优化决策问题中经常会面临多决策主体、多决策目标以及不确定性等复杂场景,常规的优化决策方法有较大局限性.受钱学森先生名著《工程控制论》的启发,将工程决策问题中应用博弈论基本概念、建模方法、求解算法并考虑复杂工程技术条件进行决策的理论称为“工程博弈论”.本文简要介绍了博弈论的基本理论,并阐释了工程博弈论“以均衡协调冲突”的基本思想.在此基础上分别介绍了不确定性决策问题的非合作工程博弈原理、多目标决策问题的合作工程博弈原理和多主体决策问题的演化工程博弈原理及其在能源电力系统中的部分典型工程应用.本文希望通过对相关进展的介绍可以吸引更多的研究者进入这一领域,共同完善工程博弈论的相关基础理论和方法,使之在更多的领域中得到更广泛的应用.

双碳目标下基于Stackelberg和合作博弈的虚拟电厂双层优化调度

在中国的双碳目标下,大规模新能源发电接入虚拟电厂时,将导致电力市场交易中的高额惩罚成本。为此,设计了虚拟电厂参与日前市场竞标的双层博弈模型,以双层收益最大化为目标对虚拟电厂进行调度优化。首先,利用场景生成与削减技术考虑风力发电商和电动汽车聚合商的不确定性,设计了由风力发电商、电动汽车聚合商和燃气轮机合作组成的虚拟电厂下层电量竞标模型,以及虚拟电厂控制中心的上层电价竞标模型。其次,基于两个子模型之间的主从递阶关系,利用卡罗需库-恩塔-克(KKT)条件将双层模型转化为一个混合互补问题,通过求解获得优化方案,并基于Shapley值法对合作方进行利润分配。数值算例表明,设计的模型能有效减少碳排放和降低风电惩罚成本,同时增加参与者的收益。

基于Stackelberg博弈的电炉企业供应链渠道选择模型

为了提升电炉企业供应链渠道的风险抵抗力,设计一种基于Stackelberg博弈的电炉企业供应链渠道选择模型。在Stackelberg博弈中,分析电炉企业供应链成员的Stackelberg博弈条件,作出相关假设;将Stackelberg博弈基本元素与电炉企业供应链元素一一对应,计算实际市场需求量和收益函数,确定电炉企业渠道选择的影响因素,建立物流企业供应链渠道选择模型;设计电炉企业供应链渠道选择步骤,选择最优的电炉企业供应链渠道。实验结果表明:研究方法选择的供应链渠道在内部风险和外部风险条件均获得较高收益,具有较优的抗风险能力。

基于博弈论与改进CRITIC-AHP的配电网线路脆弱性评估

针对现有配电网线路脆弱性评估指标单一的问题,从配电网结构、运行状态和故障影响等三个方面出发,全面考虑网络拓扑结构、负荷类型、潮流分布、设备参数和线路故障等影响因素,提出了改进的线路介数、改进的线路度数、线路电压稳定性和线路潮流熵等脆弱性评估指标。为解决权重分配过程中出现的权重偏好问题,提出基于博弈论与改进CRITIC-AHP组合赋权法的综合评价模型。最后,通过在IEEE33节点系统上进行仿真,验证了所提方法的有效性。

基于博弈论的课程考核评价体系构建与实践

为合理确定土木工程专业材料力学课程成绩中各项评价指标的权重,应用博弈论方法构建材料力学课程考核评价体系,细化材料力学课程考核评价体系构成指标,定量给出学校、教师和学生对课程各评价指标的权重,实现了材料力学课程考核评价体系权重合理化和评价主体多样化。中美班材料力学课程实践表明,该考核评价体系增强了学生学习材料力学课程的主动性和积极性,提升了学生的综合素质,激发了任课教师的教学热情,材料力学课程不及格率降到了5%以内。

基于博弈论组合赋权联合云模型的医疗设备临床效益评价模型构建研究

目的:基于博弈论组合赋权联合云模型构建医疗设备临床效益评价模型,用于评价医疗设备临床效益水平,以提高医疗设备临床服务能力和运行质量。方法:采用博弈论组合赋权联合云模型构建医疗设备临床效益评价模型,通过对医疗设备的直接投入、直接产出和间接效益3个维度13项临床效益评价指标进行科学赋权和综合评估,制定对应的设备管理对策。选取2022年至2023年泰州市人民医院临床在用的47台大型医疗设备,将2022年期间使用的设备采用主观评价管理(主观评价),2023年期间使用的设备采用博弈论组合赋权联合云模型的医疗设备临床效益评价模型(模型评价)进行设备临床效益评价与管理。对比两种管理方法的设备临床效益、运行质量和管理水平,并对参与设备使用的52名管理人员进行考核。结果:采用模型评价管理方法的医疗设备管理有效率为63.83%(30/47),高于主观评价管理方法,差异有统计学意义(χ^(2)=5.158,P<0.05);采用模型评价管理方法的医疗设备平均临床风险率、故障发生率和检测不合格率分别为(10.59±3.09)‰、(7.27±3.53)‰和(12.06±2.43)‰,均低于主观评价管理方法,差异有统计学意义(Z=3.783、2.748、3.928,P<0.05);设备使用的52名管理人员对采用模型评价管理方法的设备使用、维护、维修和规划能力考核成绩分别为(93.38±3.73)、(94.05±3.14)、(92.61±3.44)和(94.88±2.50)分,均高于主观评价管理方法,差异有统计学意义(Z=2.718、3.036、3.039、3.929,P<0.05)。结论:基于博弈论组合赋权联合云模型的医疗设备临床效益评价模型应用,能够准确评价医疗设备临床效益水平,提高设备运行质量,改善设备管理水平。

Q学习博弈论的WSNs混合覆盖漏洞恢复

针对恶劣环境下分布式无线传感器网络,为了降低成本与恢复能力,提出了一种Q学习博弈论的无线传感器网络混合覆盖漏洞恢复方法。首先设计了一种能够以分散、动态和自治的方式缩小覆盖差距的混合算法,该方法利用基于Q学习算法的博弈论概念,融合了节点重新定位和功率传输调整两种覆盖控制方案。对于所制定的潜在博弈论,传感器节点可以仅使用局部熟悉来恢复覆盖漏洞,从而减小覆盖间隙,每个传感器节点选择节点重新定位和调整感知范围。最后仿真结果表明,这里的提出的方法能够在存在连续随机覆盖漏洞条件下保持网络的整体覆盖。

演化博弈论视野中的周礼与暴力——以春秋与东汉为历史切片

西周建立以后,基于宗法的周礼对军事行动合法性的约束曾长期有效,与之对应,《司马法》《六韬》等周礼色彩浓郁的兵法亦强调战争的伦理性质对战争自身胜负的重要影响。但从春秋中晚期开始,周礼对于军事行动的约束作用逐渐衰微,战争中的欺瞒等非伦理行为也日益频繁起来。作为春秋中晚期战争实践学术反思的产物,孙武的《孙子兵法》基本绕开了对于战争伦理性与合法性的讨论,并毫不掩饰地探讨诈谋的使用,最终完成了对基于周礼的西周军事观念的“马基雅维利式转向”。解释这一转向的主要资源将来自演化博弈论。大致而言,周礼在战场上的应用是以基于贵族核心地位的车战为技术载体的,而随着春秋的争霸战争所涉及的地理范围拓展到了不适合车战的中原边缘地区,步兵战法便慢慢淘汰车战,并由此边缘化了贵族的军事—政治地位。而步兵在古典中国语境中的廉价性又降低了每一个普通士兵的博弈权重,由此铺就了通向秦政之路。代秦的两汉虽然在表面上崇周,却已无法恢复周政下的贵族博弈传统。毋宁说,在东汉朝政中进行政争的各种势力——宦官集团、外戚集团与清流集团——都因自身的“祛地域性”而丧失了在必要的博弈缓冲区内长远筹划的能力,而往往本着赢家通吃的妄念而进行不必要的政治冒险。而鼓吹复仇的公羊学又在意识形态上为这种冒险提供了思想助燃剂。汉末大内战的不可避免性,由此便得到了一种基于演化博弈论的说明。

基于Stackelberg博弈的电动汽车充电管理策略

电动汽车的充电效率和充电成本是电动汽车电源管理的重要问题,也是影响电动汽车推广的关键因素。对此,提出一种基于Stackelberg博弈模型的收费控制策略。在博弈中,电网、零售商和用户都参与决策,充电策略可以灵活地满足电网、零售商和用户的不同需求,采用逆归纳法得到博弈模型的均衡解。通过仿真、无序充电过程和基于静态分时电价的充电控制方法对其效益进行比较,分析博弈模型中参数对收费过程的影响,验证了该方法的有效性。

基于博弈论组合赋权-云模型的消防员训练损伤风险评估

为降低消防员训练损伤发生率,从个人因素、环境因素和组织管理因素3个方面,提出包含19个指标的消防员训练损伤风险评估指标体系;采用Bonferroni有序加权平均算子(BON-OWA算子)修正层次分析法(AHP)的误差,获得各指标的主观权重;引用基于指标相关性的权重确定法(CRITIC)确定各指标的客观权重;基于博弈论组合赋权法确定各指标的组合权重;引入云模型理论,建立消防员训练损伤风险评估模型,并以河南省某消防救援大队消防员的训练为例,验证该模型的科学性。结果表明:训练装备的战技性能状况指标对消防员的训练损伤风险等级影响最大;该风险评估模型通过数据处理,可以确定消防员训练损伤风险等级;案例中,消防员在5种不同情景下的训练损伤风险等级均为一般风险,这与模糊综合评价法所得结果一致。

基于改进博弈论组合赋权-模糊集基坑风险评估

为解决基坑坍塌风险评价等级问题,优化模糊综合评价模型以提高基坑风险等级评估的准确性,从而采取有效治理措施控制基坑风险。首先,采用层次模型建立基坑坍塌风险评价指标体系,定性指标采用量化等级进行定量转化,然后引入模糊集理论建立评价指标模糊关系,针对传统层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)不能处理模糊性及不完整性信息的缺点,采用D数理论改进层次法(D-AHP)确定一级指标主观权重,提高了在赋权过程中专家对指标的偏好性;为提高评价体系中风险指标权重的精确性,综合熵权法(entropy weight method,EWM)和指标相关性权重确定法(criteria importance through intercriteria correlation,CRITIC)的赋权优点,利用改进博弈论对熵权法和CRITIC法求出的二级指标权重进行组合赋权,得到二级指标客观权重,线性耦合主客观权重得到最终权重,从而建立基坑坍塌风险评价模型,根据最大隶属度原则确定基坑风险等级;同时,建立基于施工监测数据结合改进博弈论组合赋权的逼近理想解排序法(technique for order preference by similarity to an idea solution,TOPSIS)评价模型进行对比验证。结合昆明5号线某地铁基坑为例进行风险评价,结果表明:模型评价结果与实际工程情况相吻合,验证了改进博弈论组合赋权结合模糊集评价模型的正确性和可靠性,同时验证了组合赋权的合理性,为基坑风险评估提供新的参考方法。

基于Stackelberg博弈的燃料电池混合动力汽车跟车能量管理

跟车场景下燃料电池混合动力汽车(FCHEV)的速度与能量管理协同优化是实现车辆节能的重要有效手段,针对现有策略中双能量源退化与能耗耦合关系不明,且难以兼顾全局优化与实时性能的问题,提出一种基于Stackelberg博弈的FCHEV跟车能量管理策略。首先,建立了燃料电池/锂电池的能耗与性能退化模型,并纳入到统一量纲的整车综合使用成本函数中;其次,提出了基于分层解耦的跟车能量管理策略,实现跟车速度与功率分配的解耦控制;最后,综合考虑跟车安全性、舒适性、燃料经济性和能源耐久性,建立跟车控制层与能量管理层对应的双层规划模型,并基于Stackelberg博弈思想设计了双层差分遗传算法对策略核心参数进行离线优化。仿真和实验结果表明:相较于模型预测控制方法,该方法可降低平均车间距误差37.7%、平均冲击度2.4%、等效氢气消耗9.3%和能源退化成本13.9%,实现了优化性能与实时性的兼顾。