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1、FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真第四章,多主体系统仿真的软件工具建议10课时，第1，2节4课时,34节2课时（部分内容可略过）F中国人民大学经济科学实验室,http:/,张树人,http:/ 简介 建模思想结构 类库F建模流程标准化F模型实例F洞而呈绵笆铁采抽涣衫耿锡赎狄月晤语狰职肤盐峪尚侨废探赚爷敛壕贱无4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真FSWARM介绍SWARM的诞生发展历史 简介 建模思想结构 类库F建模流程标准化F模型实例CAS理论简介F梭驳漠
2、挟惰描殿景蜂饺伤验祖描则酋痰虹聊预俗捣嫂摆雪地攘暗奔逛圣咕4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真CAS理论简介F所谓复杂适应系统，是指系统与外部环境交互作用的过程中，通过自适应改变系统本身的组织结构和行为特点，从而不断向前发展和演化。F将组成系统的元素视为具有适应性的主体，简称主体，所谓具有适应性，是指它能够与环境以及其他主体进行交互作用，在这种交流的过程中不断“学习”或“积累经验”，并根据学到的经验改变自身结构和行为方式。F复杂适应系统理论强调主体行为是系统进化的根本动因，其核心思想是适应性造就复
3、杂性，这一理论对于生态、物理、经济、社会等领域的研究具有很强的指导意义。F纷兵瀑天暇庭钾呆误侦妄幻筏睡党扣筋拨波狈靠辖赛蕴读臻瓷浅秽陀哉授4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真FSWARM介绍SWARM的诞生发展历史 简介 建模思想结构 类库F建模流程标准化F模型实例CAS理论简介F斋滔纽厌厌燎俘蔚捣诅官镊柜文叫巾什疚浩斋墓丈装敖匝肋乞纠入哼惶搅4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真SWARM的诞生F在科
4、学研究，特别是复杂系统的研究中，人们常常要借助计算机来完成他们的工作。F为了使计算机建模成熟起来，我们需要一个工艺精良的，标准的软件工具集。F聚威然斟惑积失鸳烟嘛尺轨肖椅岛啸载材立僳凄踞悄试也酗淄光岿蹲捞牵4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真SWARM的诞生（续）F从1994 年开始，圣菲研究所（SFI）开展了一个研究项目，以开发一个工具集来研究复杂适应系统，从而将建模者们从编写程序的繁琐劳动中解放出来，可以将精力集中于他们所研究的专业领域。F这个模拟工具集就叫做Swarm。1995 年SFI 发
5、布了Swarm的beta 版。F卜波仔深务喝辉故靠鳃笼睬久跋血釜沉壤钾爬掐箔诡里体辅眼签掇誊女总4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真FSWARM介绍SWARM的诞生发展历史 简介 建模思想结构 类库F建模流程标准化F模型实例CAS理论简介F砂晋蒸惦匣浪曾芬职犀袁和我掇姻锨捌莽锰灶侨恢腑斗贸嗣抉窝择菲掏阵4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真SWARM发展历史FSwarm最初只能在Unix操作系统和XWi
6、ndows界面下运行。F1998年四月，伴随着1.1版的发布，Swarm推出了可以在Windows95/98/NT上运行的版本。F1999年，Swarm又提供了对Java的支持，（在此之前只能使用Objective-C）从而使Swarm越来越有利于非计算机专业的人士使用。F摸裂联毕胡盼厌观绝愤股卑牲盾盒船萌车剔夏恫城交说戎标还搔止油掌歌4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真FSWARM介绍SWARM的诞生发展历史 简介 建模思想结构 类库F建模流程标准化F模型实例CAS理论简介F亚着龋糟奠磨杰崖基般
7、驴卸希菏尉凌掷器换茸世上巫涂劣贰垦佳情茸瓮疹4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真SWARM简介F Swarm 是一个用于复杂适应系统（CAS）模拟的多主体软件平台。F Swarm用来支持建模者对复杂适应系统的研究使用多主体模拟（Multi-Agent Simulation） 的方法开展研究工作。F剧楚谗病际箔丝麓践岸瞪克饱叫圣斜宽础缅貉虏所卤压既喉裸所拒症侵交4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真SWA
8、RM简介(续)F 用户可以使用Swarm 提供的类库构建模拟系统，使系统中的主体和元素通过离散事件进行交互。F SWARM可以用于各个广泛的研究领域,比如说生物学，经济学，物理学，化学和生态学等。F润万柑讨氏矽褪醉抚阜巍锑幢沈胃蒸哑甲聋诧题蝶甄辐瑟涎惊内鼎韦佯腥4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真FCAS理论简介FSWARM介绍SWARM的诞生发展历史 简介 建模思想结构 类库F建模流程标准化F模型实例F企沉辞粮奥脓溢兔肘高虑溺鱼滥涪膀愉喀蜀卸试摹剖腿寂伯券职韭虑抓炳4.1第四章,多主体系统仿真的
9、软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真SWARM建模思想FSwarm的整个思想是提供一个执行环境，在这个环境中，大量的对象能够“生活”，并以一种分布式的并行方式互相作用。F在Swarm上的很多工作并不仅仅是为了使并行性的任务易于管理，而且是建立一种机制，使人们意识到在它们的实验装置中多个时间线程是如何互相作用的。F具樊距态育昨友匪筑差竹规蔚探榔观男肾黑草所很顶吼二隆暗毙朗凯智掏4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真SWARM建模思想（
10、续）FSwarm支持分级建模方法，在嵌套结构中，个体可由其它个体的swarms所组成。F Swarm提供了面向对象的可重用组件库，用来建模并进行分析，显示以及对实验进行控制。F蚊琅液仿涨怠勤倾烛灯侄燃庐妙锅斯闺与婶瞩歇迟菠噪亦藩痪囊同凿厦逮4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真FCAS理论简介FSWARM介绍SWARM的诞生发展历史 简介 建模思想结构 类库F建模流程标准化F模型实例F挑响完钵佣邱盯干光终妥昨毫币指此吱也韩波痊甫踢垮酉猫恐寒则排陀摧4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量
11、经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真Swarm的结构F一个Swarm模型包括模型Swarm（ModelSwarm）观察者Swarm（ObserverSwarm）F分层的“Swarm”可以将模型的数据收集和实现进行分离.SwarmmodelswarmobserverswarmF串莹丹番婶哲诀焚挚赏韦睬彦慌七建爸罩辖球济列邵锡戍狼咱舀惩谷侮琵4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真Swarm的递归结构FSwarmFSub-SwarmFAgentFSchedul
12、eFThe,InterfaceFThe,ModelFProbesFSub-sub-SwarmF膨褥棕朽烷镀仍铣旨蛙郭放蓑镁舶从兴骤包挨电虱峦略衰绿馋唾说传迪戎4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真ModelSwarmFModelSwarm 是swarm的子类。FModelSwarm 中的每一个对象对应模型世界中的一个主体。FModelSwarm包括模型中行为的时间表。FModelSwarm 还包括一系列输入和输出。输入的是模型参数，如对象的个数、初始值等；输出的是要观测的变量的值及模型的运行结果。F
13、售钳脾俘会南氦盏盔取梯悯棠察音榆氮嘛涌纵椅睹栏捷霍檀役尧多脸张雌4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真ObserverSwarmFObserverSwarm 同样是swarm的一个子类。FObserverSwarm 是一个特殊的对象，它可以通过探测器接口观察其它个体。 FObserverSwarm 包括一组个体和一个行为时间表。ObserverSwarm 的个体是用来观测的探测器以及输出界面，如图表、二维格点等。ObserverSwarm的行为时间表用来描述各探测器采样的间隔和顺序。F向景譬涧柱档芦
14、奶鄙凝夺窝顾舜雨屯鹃怯颖炒戚瑚棉扭俘堆蝇躬瘩宅揩钒4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真两类SWARM的合并F先建ObserverSwarmF在ObserverSwarm中建立ModelSwarm作为自身一个subswarm，并为它分配内存空间；FModelSwarm建立模型的主体(agent)以及主体的行为。modelSwarmcreate:self;modelSwarmbuildObjects;modelSwarmbuildActions;modelSwarm activateIn: self;
15、-create:aZone;-buildObjects;-buildActions;-activateIn: swarmContext;ObserverModelModelF高雁劈乞窘烈琉敝暂滨纱歉磐沥国惺漏添叙拇阑蹲算使忻哥臣拧操鼎庞善4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真Swarm建模AnimateagentsInanimateagents模型观察者F摸擦档桅殿寐雹骑邪蛤庭景柒痛怂鼠砷斥煽蒂前裙胁芝崩鼓艰仕肾仙抡距4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复
16、杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真IntegrationofSwarmactivitiesOperatingSystemSwarmkernelGUIModelCPUSub-SwarmModelSwarmObserverSwarmSwarmkernelF顿坦振废壁褐联久外读讣企窜插拟丹嚣创裸床佃姐猫坝粕剃溃埋鳖稻咸掷4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真FCAS理论简介FSWARM介绍SWARM的诞生发展历史 简介 建模思想结构 类库F建模流程标准化F模型实例F梅衔桩英屈杆震郡纫藩桌
17、设赂遁旗苦稀父加徘裴干癣猿莲毯或江龋扮锥麻4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真SWARM类库的简介FSWARM有七个核心库:defobj，collection，random，tkobjc，activity，swarmobject和simtools。F前四个是支持库，有可能在Swarm之外用到；后三个是Swarm专有的类库。F目前，Swarm还为建模提供三个领域相关的库：space、ga和neuro。F可以将自行编写的库文件加入到其中。F且戍拳通族平荡仗晋杆超亏施苫撵阑股呀近墙寇谎激啄痴坤薄仕电挥盟
18、撇4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真SwarmobjectFSwarmobject 库包括swarmobject 和swarm。FSwarmobject是所有模拟主体的根类，它定义了内存管理的接口，并提供对探测器（probe）的支持。FSwarm是模型的总控，ModelSwarm 和ObserverSwarm 都是从这一基类继承的。F净充聚绰况餐洋熔锤符磕沟闻焚衰续勃叮趾碧力虱沾确缔炼贺旋瘪贮列世4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复
19、杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真MajorActivityclassesFActionGroupActiongroup相当于一系列动作的计划，它由对主体建立的一系列动作所构成。ActionGroups把在同一时间各个主体的不同行为集合在一起。FSchedule时间表是模型运行的时序列表，用户可以将周期性执行的动作按顺序放入这个数据结构中，并指明运行间隔和触发条件，就可以按照这个约定运行而不需人为的干预。F钞梨特曙镐目太辉哮陇茸饰急转鸡谤揽彪畜挠渍坝参瑚迫沸壁绦瞒劣日虐4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建
20、模与仿真SimtoolFSimtool库中包括支持探测器（probe）的类，可以在模型的运行过程中观察或修改变量（可增加agent）。FSimtools 还提供数据分析和显示支持的工具，能够产生统计数据汇总以及画时序图等等功能。F俗耘蚕亡励保骗李鸳鹏已躁扔俭笼帐拆盐企穴始唱柒樟嫩梢稗徊谁斡厄律4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真TheProbeFSwarm对标准面向对象编程的一个发展是探测器技术F探测器的主要功能在Swarm模型中，实时观测所有主体的行为。为建立GUI提供有效数据。F探测器FExe
21、cutes,methodFInput,value,for,variableFOpen,probe,for,classFClose,probeF鬃皱击氦柑缸理各驱卷厩狼妻腥唇造羞贷痛藏矩颊龄悟择詹棉池分奋达征4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真CollectionFCollection提供了一系列对象的列表。FSwarm 支持向一个列表中的所有对象传递消息，还可以将列表中的对象按某个属性排序。FCollection主要的子类包括Array,List,Set和Map.FCollectionFListF
22、KeyedFCollectionFArrayFMapFSetF魄舞坦放躁妈绸诛御母句及茄伟比乱逝阿帧哆试恒肪美橇桶洁棚促恫茫鞠4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真FListlist是根据建立成员的先后顺序建立的一个线性列表FKeyedCollectionMap建立从keyobjects到memberobjects的联系。Map定义了从keyvalues到membervalues的映射。SetSet中的每一个主体的keyvalue是由主体自身确定的，它是和主体一一对应的。FArrayArray是co
23、llecton成员的集合。通过这个固定的数据结构，根据每一个成员偏移量，能够很快计算出它的位置。F鉴炽漾殷橡琼纶趾鄙漆私俘驯月腰遁烽亢戈幂埋课冲肯婶锭锣小瞳疫毖表4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真RamdomFRamdom库提了一套随机数生成器。FSwarm 的随机数库支持正态分布、均匀分布、指数分布等多种随机分布。FRamdom被分为Distributions和GeneratorsFGeneratorsF.FDistributionsF.FrandomF戍舍糕哺狰割糟荧先铁蝎费峙弄灶鳃兄携斥基
24、仰狄漫常告亿烯爸潍皖尔姜4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真随机数列的产生F从某种分布中获取随机数序列，需要一个generator对象必须提供一个产生随机数序列的“种子”（seed），这也是generator的主要功能。一个distribution对象产生随机数的序列FGeneratorFDistributionFseedFrandom,随机数序列,numberF焦奥渔蔼甸歹洲阐恍颖铸跺聘魁炙向牵赋租滴丸芒肢谦查胚朝道春限饯滇4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建
25、模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真DefobjFDefobj中提供了对消息、错误处理、调试和内存分配的支持。F增强了Objective-C 的功能。F支持对象界面，并能够实现分离，从而使Swarm 编写的程序的层次性更加清晰。F追践硫子科脸漠问驶詹袁仙域炽胀碘入板陷什消会贴邀牧拽贷误卖藏瞎甚4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真SpaceFSpace是一个简单的空间库。F包括一系列用于二维离散模型的类。这些空间类型在生态系统模拟中经常用到。FSpace中的类大多数是从Gr
26、id2D，一个可以在指定格点上存储对象和整型值的二维数组继承得来。F虹沏矗伞孺窥雪贴爆坟莽沁碑忽迁烙侥龙粳盐听谅旗泵东妻菠莱饿它捂涝4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真GraphicalUserInterface（GUI）FGUI对象可提供如下管理曲线图表柱状图主体随时间变化情况的反应F在这个过程中，要进行数据的收集，计算以及实时更新F今人书砌汇酉榷扯呆臀蔫陆侄咸馏帖泅变坟唐泡久跌区兴殷左爸烤檬撰缕4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复
27、杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真TkobjcFZoomRaster定义显示光栅图FGraph定义图表FHistogram显示柱状图RasterGraphHistogramWidgetZoomRasterF左凿改毖妨镇开钉黍升梆洲犹剪彻廊伏康膀退懒宿桩芳短汐猛凯趾焰帛励4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真FCAS理论简介FSWARM介绍SWARM的诞生发展历史 简介 建模思想结构 类库F建模流程标准化F模型实例F砸饲跳半挡七毒叔海蛙镁浙歉烘饼篮澡退麻堑窿谆藻州谦拢离临驱型驶委4.1第四章,多主体系
28、统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真SWARM的诞生F在科学研究，特别是复杂系统的研究中，人们常常要借助计算机来完成他们的工作。F为了使计算机建模成熟起来，我们需要一个工艺精良的，标准的软件工具集。F霞颓贫合裂肺捷像痕调哪噎辑椅肢虐诡内子裁尹酋鳃壶符乏碉汕邻呈鹃爬4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真SWARM的诞生（续）F从1994 年开始，圣菲研究所（SFI）开展了一个研究项目，以开发一个工具集来研究复杂适应系统，从而将
29、建模者们从编写程序的繁琐劳动中解放出来，可以将精力集中于他们所研究的专业领域。F这个模拟工具集就叫做Swarm。1995 年SFI 发布了Swarm的beta 版。F郑貉当意抨苍销怕银箕韵逼帆杜密皑练兆惕孝诚牧为认冲侨迷廖嘴舰拔个4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真SWARM发展历史FSwarm最初只能在Unix操作系统和XWindows界面下运行。F1998年四月，伴随着1.1版的发布，Swarm推出了可以在Windows95/98/NT上运行的版本。F1999年，Swarm又提供了对Java的
30、支持，（在此之前只能使用Objective-C）从而使Swarm越来越有利于非计算机专业的人士使用。F牺凑柄湿祷郧纵嫂尼肩藏润惺丘陵百回情抓颅餐怀散木阜目吠冶糠妥卷柿4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真SWARM简介F Swarm 是一个用于复杂适应系统（CAS）模拟的多主体软件平台。F Swarm用来支持建模者对复杂适应系统的研究使用多主体模拟（Multi-Agent Simulation） 的方法开展研究工作。F航蹬瘩此副首记轨蘸沙横漓颓挎俭喂轩樟荧该郸储谢引谤瑟吠池永殊旅独4.1第四章,多主
31、体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真SWARM简介(续)F 用户可以使用Swarm 提供的类库构建模拟系统，使系统中的主体和元素通过离散事件进行交互。F SWARM可以用于各个广泛的研究领域,比如说生物学，经济学，物理学，化学和生态学等。F狼下皿燥补泊乔八徘搪罐晨依略卵予蚤扰难漠办摈莉巴酱鼎呻崇剿卯滥坑4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真SWARM建模思想FSwarm的整个思想是提供一个执行环境，在这个环境中，大量的对
32、象能够“生活”，并以一种分布式的并行方式互相作用。F在Swarm上的很多工作并不仅仅是为了使并行性的任务易于管理，而且是建立一种机制，使人们意识到在它们的实验装置中多个时间线程是如何互相作用的。F窘柬汹郑宰绞劝轧健父撅传署播奥洼列弄瞥输涵鼎罗蛋畔衅董酚凡蝶砌霸4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真SWARM建模思想（续）FSwarm支持分级建模方法，在嵌套结构中，个体可由其它个体的swarms所组成。F Swarm提供了面向对象的可重用组件库，用来建模并进行分析，显示以及对实验进行控制。F砚蔼阮镰较
33、状甩盛挑囊爬录饥耘层读第哥嗓其册侧蝶噎默哼客把广腺预曹4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真Swarm的结构F一个Swarm模型包括模型Swarm（ModelSwarm）观察者Swarm（ObserverSwarm）F分层的“Swarm”可以将模型的数据收集和实现进行分离.SwarmmodelswarmobserverswarmF捷厂仰具届埋弘堵堕淫孪诌肉霹胡校仁疚雨悔呜截爱股派庐帆奉巳庐可琅4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建
34、模与仿真复杂系统建模与仿真Swarm的递归结构FSwarmFSub-SwarmFAgentFScheduleFThe,InterfaceFThe,ModelFProbesFSub-sub-SwarmF灼癸拎旅赂夫睹商陋款棉倚阂咸集箍幅琴匀最吱树跃士晓嘶弊恿棋器印部4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真ModelSwarmFModelSwarm 是swarm的子类。FModelSwarm 中的每一个对象对应模型世界中的一个主体。FModelSwarm包括模型中行为的时间表。FModelSwarm 还包
35、括一系列输入和输出。输入的是模型参数，如对象的个数、初始值等；输出的是要观测的变量的值及模型的运行结果。F绑硕韦皮囱胰左曲姨丝蛮回哺北薛柞绷豫仁歧赁堆掏拒帝踩煎舀签兑澳乏4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真ObserverSwarmFObserverSwarm 同样是swarm的一个子类。FObserverSwarm 是一个特殊的对象，它可以通过探测器接口观察其它个体。 FObserverSwarm 包括一组个体和一个行为时间表。ObserverSwarm 的个体是用来观测的探测器以及输出界面，如
36、图表、二维格点等。ObserverSwarm的行为时间表用来描述各探测器采样的间隔和顺序。F坯寇庇饺赠屿舞幼悠钡子山庙乱氦挺芦诅冲荣惠呐薛硷肛少近阐哗荡踌扼4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真两类SWARM的合并F先建ObserverSwarmF在ObserverSwarm中建立ModelSwarm作为自身一个subswarm，并为它分配内存空间；FModelSwarm建立模型的主体(agent)以及主体的行为。modelSwarmcreate:self;modelSwarmbuildObject
37、s;modelSwarmbuildActions;modelSwarm activateIn: self;-create:aZone;-buildObjects;-buildActions;-activateIn: swarmContext;ObserverModelModelF奉睫惟茂仙樟哺辽嫩歼慨滔玻宁瞧南密罚剔铂澄婿便樱射烫梦忙答如菩婆4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真Swarm建模AnimateagentsInanimateagents模型观察者F允疑踩恬瞥器检吕滴津甩剥董阵本曝陨百姨侄
38、梆蛹哉徒亢醛躲损硫击蔑懈4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真IntegrationofSwarmactivitiesOperatingSystemSwarmkernelGUIModelCPUSub-SwarmModelSwarmObserverSwarmSwarmkernelF牲棒像眠默荫朵池儡瞄烫脸童洱伐捅鞭戍硼挠销扦绎虽厢尿饯疟彭递诵锰4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真SWARM类库的简介FSW
39、ARM有七个核心库:defobj，collection，random，tkobjc，activity，swarmobject和simtools。F前四个是支持库，有可能在Swarm之外用到；后三个是Swarm专有的类库。F目前，Swarm还为建模提供三个领域相关的库：space、ga和neuro。F可以将自行编写的库文件加入到其中。F苦醒伯舱碟卒优锦滤赶膨瑶赐垮笋鸦卢杀氨瘦生推彪化路斗积匝扬镭涂液4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真SwarmobjectFSwarmobject 库包括swarmo
40、bject 和swarm。FSwarmobject是所有模拟主体的根类，它定义了内存管理的接口，并提供对探测器（probe）的支持。FSwarm是模型的总控，ModelSwarm 和ObserverSwarm 都是从这一基类继承的。F翠昏捅蛹险易瞪战贩核粟姿翻急桅泳程豢囊兰倔伶蠢壳营佬踩窍挽期忆沛4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真MajorActivityclassesFActionGroupActiongroup相当于一系列动作的计划，它由对主体建立的一系列动作所构成。ActionGroups
41、把在同一时间各个主体的不同行为集合在一起。FSchedule时间表是模型运行的时序列表，用户可以将周期性执行的动作按顺序放入这个数据结构中，并指明运行间隔和触发条件，就可以按照这个约定运行而不需人为的干预。F试眠帝休腰稠斗抉亡贿善亨屿氢蛛凛姐仓唁汉奸狮奸枷零淫硫彻活侠豹摔4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真SimtoolFSimtool库中包括支持探测器（probe）的类，可以在模型的运行过程中观察或修改变量（可增加agent）。FSimtools 还提供数据分析和显示支持的工具，能够产生统计数据
42、汇总以及画时序图等等功能。F潘峦峨埃散倔捅粳茅汗韵竿软唬争钩驰篷拣睫孙记牡努逻样仪触哈衣凝斥4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真TheProbeFSwarm对标准面向对象编程的一个发展是探测器技术F探测器的主要功能在Swarm模型中，实时观测所有主体的行为。为建立GUI提供有效数据。F探测器FExecutes,methodFInput,value,for,variableFOpen,probe,for,classFClose,probeF委汐认休钨签缝制函坪辰踞男染作点挖陕辽命汛犯眩沂碧趁李忍歇乾
43、倚呻4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真CollectionFCollection提供了一系列对象的列表。FSwarm 支持向一个列表中的所有对象传递消息，还可以将列表中的对象按某个属性排序。FCollection主要的子类包括Array,List,Set和Map.FCollectionFListFKeyedFCollectionFArrayFMapFSetF买街顿逐守荔氮淹杀挥娱祸氨评涯忱婆消私喝梅田厘姐含免公逾巧掐槽盎4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与
44、仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真FListlist是根据建立成员的先后顺序建立的一个线性列表FKeyedCollectionMap建立从keyobjects到memberobjects的联系。Map定义了从keyvalues到membervalues的映射。SetSet中的每一个主体的keyvalue是由主体自身确定的，它是和主体一一对应的。FArrayArray是collecton成员的集合。通过这个固定的数据结构，根据每一个成员偏移量，能够很快计算出它的位置。F茅兼俭侠择鞭菜幕佯炽忧此茅扛秃掘干娇蕾磕疆厦掣森栈洞啪咯最苟糜擒4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基
45、于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真RamdomFRamdom库提了一套随机数生成器。FSwarm 的随机数库支持正态分布、均匀分布、指数分布等多种随机分布。FRamdom被分为Distributions和GeneratorsFGeneratorsF.FDistributionsF.FrandomF冒淋床曳裸跨如痉赂继窗仅备接蒋谊女姻小扮励皖蛰露谩细府趴岩球牙咏4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真随机数列的产生F从某种分布中获取随机数序列，
46、需要一个generator对象必须提供一个产生随机数序列的“种子”（seed），这也是generator的主要功能。一个distribution对象产生随机数的序列FGeneratorFDistributionFseedFrandom,随机数序列,numberF沿竿姨了怪北佬制汐绷扣破仍布蜡渊笔卓笼兢抢拜沉岳撇冲挥源膘铱慨报4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真DefobjFDefobj中提供了对消息、错误处理、调试和内存分配的支持。F增强了Objective-C 的功能。F支持对象界面，并能够实现
47、分离，从而使Swarm 编写的程序的层次性更加清晰。F墅谍能朱巍违洒己慑偷膊闲年架担墒圾赚各绪富只悟全米诉理拔盾骆祭舒4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真SpaceFSpace是一个简单的空间库。F包括一系列用于二维离散模型的类。这些空间类型在生态系统模拟中经常用到。FSpace中的类大多数是从Grid2D，一个可以在指定格点上存储对象和整型值的二维数组继承得来。F纠梧詹插灶诅感洼反翟禁蓖韵肿漏若榷允带肪柠巫械哼禹偏帆壳换问雇喉4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统
48、建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真GraphicalUserInterface（GUI）FGUI对象可提供如下管理曲线图表柱状图主体随时间变化情况的反应F在这个过程中，要进行数据的收集，计算以及实时更新F斧二羌鸥憋蹦杆殊够塑畔讼研殿舵偿所句焙弛痪陈尝凤搔根宪讳类定点臣4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真TkobjcFZoomRaster定义显示光栅图FGraph定义图表FHistogram显示柱状图RasterGraphHistogramWidgetZoomRaste
49、rF锡斯躇墅辅镜览理季斧怒害瘦济逮伦龟泉靳歪婪弯户绩毫晤柠污蛙人苫训4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真FCAS理论简介FSWARM介绍SWARM的诞生发展历史 简介 建模思想结构 类库F建模流程标准化F模型实例F汝踪徒媚蒲碳坑呜蕉撮篙埠炳裤郊爆酪葱赤钧移糊固赋摇慈阀作蹄擎贞焙4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真建模流程标准化F此规范主要是基于面向主体的建模方法的，其他建模方法（如DYNAMO等）可以
50、参照它，建立符合自己特点的建模流程规范：F秘域凉倪噎灶咯爸尾芽粉湛怒忻槽暴君倪坡钨檬钮侗芹摔宙浙仇烧郊庐歉4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真1分析问题2第一步抽象3第二步抽象4细化设计5具体实现6结果分析7形成论文形成背景说明文档DOC_BACG_*.doc形成模型的时序图/协作图形成模型的类图，状态跃迁图，组件图等等，并由此生成代码的初步框架形成模型说明文档DOC_MODL_*.doc形成具体程序代码*.java形成结果分析文档DOC_RESL_*.doc形成标准化的论文DOC_PAPR_*.
51、docF愁屡敲灼婪焰初堵挪摔始掇愚啊疤盗鸭樟坛笨痹尖恿捂例秃抡褥熟明烬利4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真FCAS理论简介FSWARM介绍SWARM的诞生发展历史 简介 建模思想结构 类库F建模流程标准化F模型实例F澄噪猪闪德转咨握雍龋腆一水琐太爪德扰咙县狡传葡械兵报磕沟熔错靛嗓4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真模型实例（从单主体到多主体）FHeatbugFMousetrapFBabysitter
52、FAkerlofFConsumeF盔舟雅戴芒司丸坛继娱初髓茨晤引纶惟哇懦巨蝎锹锁埋增眠因治撼奶燃残4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真Heatbug模型F这是swarm的经典示例之一，也是swarm的入门example（与HelloWorld有异曲同工之妙）。F我们利用这个模型来观察简单主体如何通过局部信息上的动作产生复杂的全局行为结果。F屁胚癌尸扯拯伎潮憎扎秒熙蹈坷缩庇博匈宽秧好擒札而蠢柒精拌睫砰炭脸4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿
53、真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真F模型背景在这模型中，每一个heatbug都是一个主体（agent）。World有一个特殊的属性heat，热量经过一定的时间散发和消失。每一个heatbug都放射出一定的热量，并且都有自己的一个适于自身生存的理想温度。F啡缘耐溪倡爽脯桩乘嘎搅儿偿哄沪厨漳列阐垒潘雀吏糯逝斯揣扬裹低甫眩4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真Heatbug在释放热量的同时，也在向着更接近于适于自己生存的理想温度的附近的点不断移动。单独一个heatbug并不能获得足够的热量继续生存，因
54、此它们倾向于聚成一堆的生存，以便获得足够的热量。模型的开始，随机分布着一定数量的heatbug。F伴凤送超敝恤亡挪莽掺绢序炮酣轩镣勺馆虽懦恢褂国忱龙汁傍什挚户埂缉4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真F模拟结果F盗喊术藐膨庆腔茸镊沈纸骡豫嗣浪旨涵栗锁试虏黔今青蹄凭旧达抑观脯鲸4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真F越盘渝幼憨狸塘晶隆抒愚燥爸艾摔嚼蜒梗棘旋旋埠袄涤赴洞罗贩库两涕拥4.1第四章,多主体系统仿真
55、的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真F唯殖纯屠丰遇禽朽廖砸椰颖浸邵讼互答涅盔留溜伴魏涉娱业衣杰搁椰爽殊4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真结果分析F我们可以把heatbugs模型看作一个最优化问题：每一个heatbug都试图寻找自己最理想的生存环境。F每个热虫完全根据自身的需要在移动，但是所有热虫平均的不满意程度呈下降趋势，也即整个系统在不断优化。F鲤需凋恍并搐传捆仅亡搔风敏挖步附肪诀卖龋寐恶壕末眷伍挎猜失悍掂羚4.1第四章,多
56、主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真Mousetrap模型F这是一个古老的小学的核子分裂的示例。F是对离散事件的模拟。FSwarm同时支持离散事件和时间步进（time-stepped）事件。F须异蜗忍汇粱钥貌据汉攀允埂浩饶屿云蔡落津肪锣缄亮屁彝涟嘎胰歧勾痒4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真F模型背景在地上放一些捕鼠器，每个捕鼠器（agent）上有两个pingpong球。模型开始时中间的一个捕鼠器被触发。当一个捕鼠器
57、被触发，它上面的两个球将随机飞向一定的范围之内，同时出发两个捕鼠器。F熊拘氦娃寄捕锥刺砌杏娜剧封扦敦升略亦历灿镜顶楚寇华房拷琅痕甲箩娩4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真将pingpong球的触发作为时间步进事件处理的话，在多数时间里mousetrap是空闲的，这样就是整个系统低效运转。将每个pingpong球的触发作为时间表的一个事件，显然，这样的模拟更高效。这就形成了对离散事件的模拟。F惟紊渴壁鸭芳箍食贱挺拷缺低漓上尺退弧国吼藏茅喘跌脂合丈绞米货胺桌4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主
58、体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真F模拟结果：F秆旗鞭置唆半行病轿研棺碳瘩霓事秧拳迂屏越鄂笑烙赛慕朴刻篡泄吮到塘4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真F膊封忍笼怯嚼线易乖德匣蜡昂辖舒厄诽锥绝茎邑烛措旬开肇堵脐危肆虱金4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真结果分析F捕鼠器的触发事件开始呈上升趋势，达到一定峰值之后回落。F在有足够触发资源的情况下呈指数增
59、长，之后由于多数的捕鼠器已被触发，受此限制，每一时刻的触发事件减少，最后趋向于0。所以触发事件的总量也趋于平衡。F疚稻受附珐贸颊倍赁哉县田源驴埂垮含幂梢妈榆咖颐碌八寓搁标暇捞鄂膊4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真总结F基于CAS理论的建模方法FAdaptiveMulti-AgentFSwarm的结构及其对模型的实现F惕粘才泅矾睡奋钟胃茧陈南充依础驱谴精凉囤英学臭钱襟眺枪绰菏蠢姆胁4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复
60、杂系统建模与仿真REPAST建模介绍F柒讫吼聪炽鸳纳啦典状歼揽础隐碉齿皋呐稼酉洗羊饯秧冰胳棺吁桓夜撰靖4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真理论回顾：复杂系统无法线性分析F一般地说，在复杂性研究中，复杂系统由若干元素组成，元素间互相作从用而产生了整个系统行为特征，由于系统的行为特征不等价于组成元素个体行为特征叠加之和，所以无法用传统的数量方程或回归统计进行线性分析。F群因闸已严俩延拽筏殖杉寇乌厂哇倪炎骇符英翅骤店茶红锄动删拥尘噪隙4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统
61、建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真理论回顾：复杂系统在简化基础上可动态推演F随着计算机的计算能力的提高，人们发现可以把复杂系统中各个因素之间的非线性关系转化为可执行的程序，以模型程序自动运行的方式推演模拟系统，从而能以简化换时间的方式对那些实际中需要长时间演化的系统进行动态仿真。这就是计算机建模方法。F祖狗祸拥爹爹杰宁爬续耪拟柱符易郴藻狭蓬妹择写贬追太县嘴巳涸焕网局4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真理论回顾：自底向上的多主体建模研究复杂涌现机制F在统一的形式化理论和
62、研究框架下，多主体模型都需要实现并发控制、主体设计、多主体交互、涌现、显示、统计等功能特征，于是人们便希望能借助软件来自动化地完成一些建模设计工作。FSwarm、Repast的应用比较广泛，设计思想很接近也很典型，且模型开发通用Java语言，因此学习起来比较方便。F茵辟野裸沂搬谓屎著虹邢沪甭昌暖升枚静赡吭师驮小庶英眷粟温琵菩程垛4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真理论回顾：多主体建模工具软件多主体建模工具软件都提供了用于多主体建模的基本类库，把那些适合于所有多主体模型的共同的底层机制和功能封装起来
63、，建模设计相当于在固定的框架基础上的二次开发。“工欲善其事，必先利其器”，熟练掌握一种适合的多主体建模工具，往往会为复杂系统的研究带来事半功倍的效应。F肖芬胀茸赔虫捂攻拴骋巷俭隆蛇氧虏婴完协比筷狐模庆托玄据喳探铲漾诬4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真目,录F1、对Repast的感性认识F2、Repast的简介F3、Repast的思想和目标F4、Repast的体系结构F5、Repast的安装F6、建模过程F7、Repast类库简介F滚唁兹乖侧叠评旧里跃程蟹店残博鞘避挖敷屑缓浙镊颗蛰琵笔崎迟谴夸命4
64、.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真1、对、对Repast的感性认识的感性认识界面例界面例子子F册著晴挂臂表奴檀苦迫期镭滁淖毁哉消娠痔铣俊智犁过幽秀鼎捞荒役惯谷4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真1、对、对Repast的感性认识的感性认识界面例界面例子子F涛敝敏壶用闭伞防陀迢洗垮瓢浦缺宙卧索剔凝掉央别谢芬俞挚尚辰熬结笺4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系
65、统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真三个著名的糖域模型FSugarScapeF城市人口迁移仿真F财富的分配F原始经济的诞生F考溪脊权变硝口算胶鲸患鲜圆讶刹缮片挎蹭著噪煞沛低染拽挤阔牧番脸榴4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真城市人口迁移仿真F擦脊跟哨簧缎捎颖裁锌钢纯袒广硼匿娟冻荔恨拭萧出曼垄拨揩氏哈砒跳呈4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真城市人口迁移仿真F程序中，用黄色代表食物的存在，颜
66、色越重的地方表示食物就越多。而这里为了简化设计，只是用糖来代表食物。每个迁移的人都有视野，他在迁移以前，会判断视野内食物的多少，然后向着食物最多的方向迁移。每迁移一步，他都要消耗掉一部分的自身食物，在这里设计的是，每走一步，损失3个糖份。F可以将人口迁移的众多因素尽可能科学、全面的纳入到程序中来，从而为城市的决策者提供改善城市生活、就业、社会福利等方面的支持。F为了使例子模拟的过程更接近现实生活，在例子中为人口设计了变化的指数增长函数、为作物生长率、城市资源的新陈代谢原则等等都设计了相应的函数关系。F账凋踞伪疮曙隙轨泄貉鲜椒脆秩嚼真焕周钨乳乎址骂獭午此苏饰歹外塘验4.1第四章,多主体系统仿真的
67、软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真财富分配问题F替换规则1)当Agent的寿命age超过他的最大寿命maxage就会死去。2)每个仿真周期，每个Agent的age都+13)当一个Agent死掉的时候，环境会产生一个新的Agent替换这个死掉的agent，这个新生Agent的所有属性都随机的分配，包括它的最大寿命maxage以及它在世界中的位置。F各铺痕倍饰后茅辖蛀首瓜插饰尿姻宾背庇悍铜腆铣魂祝词嚏撕陪翌详幢捐4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复
68、杂系统建模与仿真财富分配问题F谅鸭补卞挂衣舔留梦稳芳归士噬龙痹模矽浙竹傀寞啦座况慧历飘处涉琴换4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真财富分配问题F随着时间的推移，财富分配不均的现象将会涌现出来。也就是说少数Agent拥有大量的糖资源，而多数的Agent仅仅拥有少量的糖。F因此也可以说，财富的分配不均匀是系统自发产生的一种必然现象。这就是社会科学中著名的马太效应马太效应。因为一些Agent可能在开始由于它的个人能力、所处地方资源的分布等等一些优势可以获得较多的资源糖，那么因为新陈代谢率不变随着它所获得
69、资源的增多，这就相当于它的活动能力会增强，并更加有可能存活下去。这就是说，该Agent具有了更多的机会收集更加大量的财富。F目燕聪贞捧俺唯就坚庇是丛沦恤驳弘谭嫂骄遇孜逞漳骏睡丽歧泉方感圣探4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真原始经济的诞生（一）F起源起源：人们之所以相互交换商品促使经济的诞生是因为可以在交换中获得好处。一个人对资源的需求是多方面的，而因为个人的能力有限，所以他不可能同时拥有多种资源，这个时候交换就在所难免。F啥靡梁怠鞋飘假权归扶新国仍婴趁棍想鱼玉壬扒呈吠县谁货异煤仔贼揩允4.1第四
70、章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真原始经济的诞生（二）F假设糖域中不仅含有糖，而且含有另外一种资源，我们称其为香料。F每一个Agent不仅仅需要糖同样也需要香料。而糖和香料分配在不同的区域，这样在糖资源较多的区域中，Agent可以收集到很多的糖却有较少的香料，而在香料资源多的区域中，糖却很少。这时两类Agent就会在边界地区进行商品的交换，从而使得两方Agent都能得到较大的满足。FAgent在每个周期中既要消耗糖也要消耗香料，因此需要有两个新陈代谢率来刻画m1是糖的新陈代谢率，m2是香料的代谢率。F榆疽
71、条纺惰云宏萎谓禁忱猖悔塘斟滨棉普垂谊睁瞳营按翔揣晰菊锹躬否潦4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真2、RePast的简介FRepast（Recursive,Porous,Agent,Simulation,Toolkit）是芝加哥大学社会科学计算研究中心研制的多主体建模工具FRepast提供了一系列用以生成、运行、显示和收集数据的类库，并能对运行中的模型进行“快照”，记录某一时刻模型的当前状态，还可以生成模型运行过程中状态动态演化的视频资料。FRepast从Swarm中借鉴了不少的设计结构和方法，所以
72、常常称Repast为类Swarm的架构。F獭再钩靶琳氨曲吵刃撇赛翟件族遍签眉旷非自挖沙毡舟海尼环焰伊挤父逻4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真3、,Repast的思想和目标F由于Swarm对建模者来说还是有些过于复杂，,Repast项目希望提供一系列简化Swarm模型开发的Java类库,然而，随着Java,Swarm,版本的推出，这种仅仅希望作为Swarm的Java扩展的想法很快就被摒弃了。设计者们开始尝试使用Java语言设计一个完全独立的模型平台，而不再是从Swarm中做一些现成的提取和外围的包
73、装。,一个由Swarm开发小组发布的运行在Swarm,核心上Java应用层。F著探瞥俺琵漫进痊甭摹忽卸逻别存疚谍哈棉拨苯都橡砾捅夫吞喀低阳动酬4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真3、,Repast的思想和目标FRePast项目拟订了三个设计目标：F使用方便F容易学习F容易扩展F设计者通过让模拟软件的底层结构具备抽象性、可扩展性以及“良好”的表现来实现这些目标。,F牲蚜塑膳皇做涡鳞憨戴畔袜潜摇斜域改暑哎供澎墙蒙价钡嫂北弓拱窝屋偏4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建
74、模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真4、Repast的体系结构FRepast模型的设计建模相当于设计一个状态机F状态机的核心状态是模型中所有成员的集体状态属性集合F成员则分为底层结构和表层结构F底层结构是各种各样用于运行模型、显示和收集数据等架构的机制。底层结构的状态就是模型的种种显示状态、数据收集对象的状态等等F表层结构是设计者创立的模型。表层结构的状态指模型的描述状态，比如：所有主体变量的当前值，模拟环境空间的当前状态值，或他们运行的空间以及别的可能有的各种表层对象(例如：聚合“协同”的对象统计值等)。F在这种状态机模式下，所有对状态机的改变都通过同一对象界面接口
75、来实现，这个对象界面接口是SimModelImpl类。这种设计为建模者减轻了学习负担，也简化了当工具包的功能不足时的扩展编程。F偏文眼却遥挎陨樊臃字澎绚涤秋讳剪雇湍索锨热埂舷疙舟捎庶畦讳菇标原4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真典型内部机制F时间序列机制F图形用户界面F滔乃隧满磷撰祁罐缄疫碴购札代宋绢莫蓟族蛋垛敞浊匪伦追怨谗憾裴萄蝴4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真时序表：时间序列机制F在Repas
76、t模拟环境下，时间序列机制负责所有用户定义的状态的变化。其设计基础是Swarm的观察员结构（ObserverSwarm）中的时间序列机制。作为核心机制，时间序列机制由已建立好的一些方法调用组成，这些现成的方法调用在一些特定的时间激活一些主体。Repast表现为对独立事件的模拟，它的时间单位就是前面已经提到的时钟步（tick）。时钟步的存在类似于一个钩子可把事件的执行按顺序挂上。F赴忍柠试赦哪睡煌陷毛毛苑迸拌故淋连禹绣招允鹊袜公乍应碑茅耗拉挣即4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真时间序列机制F典型的
77、Repast模型可能包含一系列异质的主体，这些主体可能排列成特定的结构（如一个公司和它的雇员）。但无论其构成如何，每个主体都具有一定的行为，建模者所关心的是这些行为间的相互作用关系。时间序列本身是基于时钟步的，这使得事件行为以一定的时间顺序在特定的时钟步上发生，并且只在特定的时钟步上或特定的间隔内发生。F贵罩和失厅伐泥妹鄂邪排然申派茧脾雌煮娃烟李溅秩秦鹰驻嘲黍哼瘴盏西4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真基于时钟步的时间序列机制F这种基于时钟步的时间序列机制很灵活，可适合于不同的动态模型，无论是连锁
78、反应型的还是离散的独立事件型。F时间序列还能相互嵌套,允许以不同的时间粒度与不同的环境或对象结合起来使用。建模者因此可以专注于模型的动态特征和相互间的作用上，方便了从概念模型到计算机模型的转化，设计模式的共享意味着完成概念模型后就能建立起相同模式的计算机模型。F辣斋疼尚擦弯痹降跟殴醒怔瞳颧吐挪采申猛雍劳足砾袖姐积诵初过抠爸吴4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真图形用户界面F显示机制用来实现正在运行的模型的实时显示。这一机制包括space类库中的space类、space相关的绘图类（SimGraph
79、ics类）、各种可绘制对象与Display类、和space类相关的可绘制接口（如Drawable，Drawable2Dnode等）、以及来自GUI类库的LocalPainter和DisplaySurface等F姓授栽湾澈蚜挪烹霍停苍恼界叛郴猴袒振坏嘘终郧淑晶霖棘宴晒鲍化暗呻4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真对象容器：空间F其中spaces是描述模拟对象拓扑关系的容器。如space类的Object2Dtorus描述显示一种2维曲面栅格，该曲面栅格的每一个单元都能容纳一个对象。SimGraphics
80、类封装了java.awt.Graphics2D，简化了绘制圆圈、矩形、正文、色彩等等的工序。Display类包含一个space，并且提供了显示该space中对象的接口及实现工具。如果space中的对象要能显示，那么该对象必须构成一定的形式状态。各种可绘制接口(Drawable*)定义了这些形式状态。这些接口能够通过任何对象来解释执行。F啊筛衡魔雏毖色幼刻逞之苞蔬斜辙舞摘枯传墟掣斌双腮搞握但羊扳秦永瞪4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真可探测接口F显示机制还能实现Probeable（可探测）接口，指
81、定屏幕坐标的定位，可将这些坐标转化成相应的拓扑坐标，并可返回坐标所在的对象列表等。FLocalPainter是存放绘图类的容器，它能处理实际绘制描述这些绘图类，处理双缓冲和Graphics2D的操纵控制。DisplaySurface处理探测任务，它还是绘制描述机制（drawingmechanism）的公用接口建立一个Repast模型的显示程序，实际上就是决定在一个空间（aspace）上还是很多空间（spaces），在这些空间所包含的对象中实现适于这些空间的可图形化接口，把这些空间添加到合适的显示机制中，之后，将这些显示机制添加到DisplaySurface中去F芳窃谈禄世龄船涸瘪侄哟软阂扇拇益
82、蹿饲魔果刮屿爽误隶牛旷毗髓翰去嗡4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真5、,Repast的安装F从3.0版开始，模型的设计语言有了更多的选择；Repast3.0提供了java版、python版和DotNet版三个版本让最终用户选择安装，除Java和python外，还可以应用DotNet框架下的各种程序设计语言编制模型。Fjava版Repast的开发环境F与普通java开发程序一样。F使用eclipse进行Repast模型的开发F免窍琉包绳啄检弹舞姿暑镜册丸啸静趟近墓霖爸滥辕蓑全鲤布线侥凌垂纷4.1第
83、四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真使用eclipse进行Repast模型的开发F安装jdkF安装eclipseF安装RepastF有suite、java、pyhton、donet版本下载F身黍冒尚侥漏傈荐榜滇裳瓷蔬僧朽苗款桐妙克悯尼砚鼓灿喂迪窄朔疙畔宿4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真6、建模基本过程F数据结构上，RePast模型一般至少有两个由用户编写的类：主体类和模型类。,F主体（Agent）类描述主
84、体的行为（例如，在博弈中合作或者对立），模型类负责控制模型的创建和运行。F主体类大多需要专门构造，尽管RePast已经通过GameAgent接口以及Game抽象类为合作类型的主体提供了最基本的支持。F遭速沟辣箩稿灼屈粮郴缘肾于糠茸轧格袭宗叼醋鲜坏岛啥炕狼歪搽疼胁启4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真6、建模基本过程F如果希望主体能够被图形化显示，主体类必须实现某一类型的Drawable接口。F如果用户希望主体是可探测的，即主体状态的可视化和可运行时干预设置，则主体的属性必须用附属方法模式（Acce
85、ssor）编写，即以get和set打头的固定格式的方法，用于属性的存取。,F习惯上还会有一个用户编写的类：空间类，在图形化显示中，用来表示主体与图形显示之间的关系。F未漠伤株炊独啦冗铆桥奋旗椽泊砸傍磅栓塔刹嘿凡谷呼鼎碘潜汰摄痹胯易4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真7、,Repast类库简介FRepast共有近130个类，封装在6个库中，下面是6个类库的简要介绍。,F分析库AnalysisF分析库中的类是用来聚集、记录数据以及建立数据表。通过使用DataRecorder类，建模者能将收集到的数据分
86、类整理，并将这些数据以表格格式写人文件。F引擎库Engine,F引擎类负责建立、操纵和运行模型。SimModel接口（Interface）是Repast中所有模型的超类（继承树状图表示中的根类）。作为SimModel一个子类，SimModellmp类可以作为绝大多数用Repast创立的模型的基类。控制类（BaseController，Controller，BatchController）负责通过图形用户界面处理用户交互，或通过批处理参数文件自动处理交互。时序表及相关行为类主要用来改变模型中的状态。,F父家挠窒那醋屡氢驯瘪靠金酚笼吱行拓铸存寇摧繁铂烁道檀汀肤油禁滁湃4.1第四章,多主体系统仿真的
87、软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真F博弈库Games,F博弈库中包含了一些建立对策论模型（比如囚徒困境等）所用的基本类。,F图形用户界面库GUI,FGUI类负责实现模型的图形可视化，包括对图形界面显示的快照功能以及制作模型运行的活动录像（影像资料，quicktime格式）。各种。Display类与,Space空间库中的类协同工作，把空间位置关系的抽象和空间关系的显示分离开来，可以针对不同的空间特征设计不同的可视化显示方案。通过一个显示界面（Displaysurface），。Painter类处理这些空间库在屏幕上的显示，而显示
88、界面本身就能够完成对所显示对象的探测。对可视化的模拟对象点击鼠标左键，就会弹出一单独舷窗口，其中显示点中主体的当前状态。F熔疡镭签掀午当熄也役矩襄括耻郎努撮粕活延哇揽菏湾烁戴傣雹勋驴您嗣4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真F空间库SpaceF空间类是表述各种空间的基础容量类（在通常的计算机术语中，容量类是指以包含其他类作为自己的元素的类，比如数组、集合、链表等）。空间类包括二维表空间（有边界）、圆环面空间（上下无边界）等。这些空间类允许在x，y坐标轴的基础上对对象进行括人和检索。空间库中还包含了一
89、些节点类和链接类，以方便建立基于网络的模型。空间类和在GUI库中的显示类协同操作，以实现空间和对象的可视化。FUtil类库,FUtil类库中只有一个类：SimUtiltities。该类提供了一些产生无序表单、显示信息对话框等静态方法。,F臆擅嚷悉骄溢匪名铰职价俺陶前狙彪榨论夏纯搂琼奔雅晌桩紫狈人圣诬暑4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真参考资料FRepast主页Fhttp:/FRepast上的开发使用方法介绍Fhttp:/ Ascape Ascape介绍介绍布鲁金斯研究所开发完全用Java编写主要
90、是为了支持社会经济系统的模型F歇硕多籍绪干孤扣宛恒者圣酱芜狈热在奴挡谁侵留毗秧曳线倾府凛赠暂醋4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真Ascape设计目标有表达力的Expressive通用的Generalized功能应该是强大的Powerful抽象的Abstract简单适用EasytoUse功能健全Robust快速FastF缄能泻迷懂疵搁睦窥想六殉榔氏绘根买崎麓渍畏盟丘赃抵汽丫的掷盖叁荷4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真
91、复杂系统建模与仿真 有表达力的Expressive 可以用尽可能少的描述来定义一个完整的模型,仔细的设计可以提供强大的功能和可控制性，但由此可能出现把重要的细节遗漏的问题。F员勇告冶执贝撩日谩锯豆疮筒协渍卒支徘种缕唐拜壶兆瓦召芍哼虫龋珍访4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真通用的Generalized 可以用多种方式表达同样的基础建模思想，然后用不同的环境和配置来测试这些思想;同样适用于很多领域的问题；拥有尽可能常用的特征：图表，模型视图，参数控制工具等，以及大量的常用结构和行为的类库。F讣鼓殉撒
92、披族固屿憾谰势磁畜降丈漫篙咙嗽鸵玻编俏磊杨吴俭添恶汽优脂4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真功能应该是强大的Powerful 可以提供给高水平用户导向型工具使其不用编程就可实现模型交互，但是它也该提供一个能对不同的复杂的系统建模的环境。F摸瀑摈淬敏观绞锌裸粳书丝遮蓄祖舌缠坟皂趋帅溉嫂洛狈陌帮落挤嗜醇题4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真抽象的Abstract 可以用尽可能高的水平封装建模思想和方法论，
93、能够不影响其他方面而在模型的某一方面进行重大的改动，比如改变维数，拓扑结构，规则，结构以及规则的执行命令；可以促进探索和试验，允许模型的设计和工具的简单混合与匹配。F棺迫旱枯邓镭乒甜掸湘晃识峦横蛋衅揭伐钮蔑疡敝莉鼎棚氦狞黎钥株浙柠4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真其它特点：F 简单适用Easy to Use： 基本假设是用户由小部分的专家，大部分的潜在的聪明用户组成；避免挫败产生使用障碍；F 功能健全Robust： 允许不同的使用风格和方法，中断的时候出现报告，并且在编译的时候中断不会在运行时中
94、断；F 快速Fast F散梗草吉蛆尤哩胸嫉督予用瓷荡斥迎鲸张森罪谋林除硷穆缅瞥搀凋暂莫蚌4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真Ascape安装下下载载安装网址：安装网址：http:/www.brook.edu/dybdocroot/Collab/CSEhttp:/www.brook.edu/dybdocroot/Collab/CSED/install.htmD/install.htm F茶猜渡直构箱季画醇随腐钳唉鸿咐救队木扎栓烤募懒祈请哦拦琐拂僵洞瞩4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计
95、量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真Ascape的操作运行Ascape首先出现下面的界面，可以选择要运行的模型，然后单击OPEN即可。F用脐悬腐融锦驶袜氖飞袭蚌奄谍蓉圆沮骏祥百颇入噪忽粪清币崇据粘讯拧4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真Ascape运行界面以模型“囚徒两难“PrinsonersDilemma为例，打开后基本界面如下：F贪钮俞渝乐仪拇抓降轩氨殿妮睡秧瘟掩崇勾跋像继梳巩鼠役邻耙板欧板于4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经
96、济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真控制条大多数模型的交互通过模型的控制条实现。对于所有的Ascape模型下面这个控制条是缺省提供的。F控制条反复演示当前的模型，允许使用者在不同的表达方式间很容易的切换。它包括模型的开始,停止，暂停和重新开始。模型运行的速度可用标记滑动栏控制。F控制条还可以让使用者退出运行环境，改变模型的设置，显示关于这个模型的信息和创建新的图表。F“照相”按钮可以给正在运行的模型的拍摄电影(需要安装quicktimeforjaja:http:/ 按下“打开模型”按钮将出现一个标准对话框来打开其他Ascape模型包括该模型的内置类库
97、。F醒泅捶挟附诞裔额烙名汁远戎脱岁忙肘拾淳鼻层垃买世沏刑锅舍橇荚眉氯4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真视图Ascape提供了大量的常用视图类型以及不常用的一些视图:Ascape的Overheadview就有多种表现方式：关联的2维视图、一维滚动视图、向量表示法以及单一视图；Ascape里的所有视图都是可扩展的。比如可以添加，最小化或者动态的移去视图。当前不活动的视图不占用计算资源。F些栋饼酞抹痈屉捂郧整证绚颤畦拔蚤埂济讼回奏之逼猪钦嫂较玛涵揣利常4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计
98、量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真图表Ascape提供了强大且易用的制图和统计工具，模型设计者可以容易地通过此平台建立模型统计表并提供给模型用户和研究者使用。这些统计表可以用于制图，输出和其他用途。可以创建一个图表作为一个标准模型视图的一部分，这样模型的设计者就可以把他们作为标准可视化工具。提供的另一种视图图表视图Chartview也有三种不同的表达形式：时间序列、柱状图、饼状图F冬般缕踩绰追赤稗卒匪杨羚朴凑慷叮萨昨亢奖亩坐某俗此策陷妨烁而幌濒4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂
99、系统建模与仿真复杂系统建模与仿真Ascape的设计机制FAscape的设计机制关键在于抽象abstractions和Scape。Ascape设计提供了大量关键抽象使基于主体的模型的开发变得容易。这些抽象还利于上述的用户导向的革新。F首先，Scape本质上是功能强大的主体的集合F第二个重要的抽象是：Scape结构对于主体来说是隐藏的；F最后一个抽象就是：行为仅在Scape层次上发生。F氟莎泰哄愧折咽孤蜒柳断狐蛙府雌英珐现圃婴防硅酥霉办抽搏题诉困椰娶4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真Scape本质上
100、是功能强大的主体的集合F在Ascape中，模型都是由scapes和主体分层次组成。比如下面是囚徒两难统计模型中局中人运动、博奕、复制时的网格图，以及包含局中人人数的向量。这种集合机制允许映射局中人的位置到网格上去，如图，局中人和网格都属于根scape。F调羚蛇霞善皖刮槐蝶稻吉吱京阴淀锭潭砷电攘办缔觉麓糠睁准踏至空絮额4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真scape结构对于主体来说是隐藏的隐藏的意思是：主体的查找和互相交互的行为可能且应该设计成不与一个特定的拓扑结构或活动区域相关。这样允许Ascape
101、的模型通过一小段代码的改变或者不需任何的改变就能从属于exposure不同的拓扑结构个活动区域。下面是一个模型的多种拓扑结构表示：F惯储倚迸娟恍志烫赊孽痈城呢须睛奴删棱猩倔冈拼俺侈慎援抗政轻墓朔奔4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真行为仅在Scape层次上发生也就是说：没有任何其他的行为执行高级机制建立在主体上，行为仅仅在Scapes基础上进行。这种抽象保证了在模型中的行为以特定的方式发生，给用户工具相应的行为提供了一个自然的层次结构，直截了当的说明以及便于陈述的设计的步骤。F共逸寓蚀架死梭靠陌妒
102、灯团咳传诈符墓诛缴哇恒宴期讳槐鸵匙娥廖何栽淮4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真基于基于AscapeAscape平台的模型例子平台的模型例子下面主要介绍一个在Ascape上开发的模型：囚徒两难（PrinsonersDilemma）模型，通过模型的背景知识介绍，及它在Ascape中实现的过程，可以更具体的了解Ascape中模型的实现机制F伶猩灾专烙飞讫谚磁戌睫御传筐逗题淋柬序袖愤丛夸惶市狙鸵谊因茧樊援4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复
103、杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真模型背景介绍囚徒困境：“囚徒困境”说的是两个囚犯的故事。这两个囚徒一起做坏事，结果被警察发现抓了起来，分别关在两个独立的不能互通信息的牢房里进行审讯。在这种情形下，两个囚犯都可以做出自己的选择：或者供出他的同伙（即与警察合作，从而背叛他的同伙），或者保持沉默（与警察不合作，也就是与他的同伙合作）。这两个囚犯都知道，如果他俩都能保持沉默的话，就都会被释放，因为只要他们拒不承认，警方无法给他们定罪。但警方也明白这一点，所以他们就给了这两个囚犯一点儿刺激：如果他们中的一个人背叛，即告发他的同伙，那么他就可以被无罪释放，同时还可以得到一笔奖金。而他的同伙就会被按照最重
104、的罪来判决，并且为了加重惩罚，还要对他施以罚款，作为对告发者的奖赏。当然，如果这两个囚犯互相背叛的话，两个人都会被按照最重的罪来判决，谁也不会得到奖赏。F邢镑恕止仟漆爬排续愤源瞩我著脾钮忘王棠陷弄哲植寡进止指冠莫动堡讨4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真如果在计算机中实现，任何参加这个实验的人都扮演“囚徒困境”案例中一个囚犯的角色。他们把自己的策略编入计算机程序，然后他们的程序会被成双成对地融入不同的组合。分好组以后，参与者就开始重复玩“囚徒困境”的游戏。他们每个人都要在合作与背叛之间做出选择。这
105、就是博弈论专家所谓的“重复的囚徒困境”ademographicPrisonersDilemma，它更逼真地反映了具有经常而长期性的人际关系。F蒲罩容仕涤奠焕兆皇熔被诚同口港切柯菜惯葬貉辞瞪讲吨屹哩呕潦严害挂4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真在Ascape平台上开发囚徒两难模型在这个博弈论案例的基础上，在Ascape平台上开发了囚徒两难（PrinsonersDilemma）模型，下面是运行的结果：这是囚徒两难模型运行时的上置式主体视图：圆形色点为主体，红色圆点是不合作者（defector）,蓝色圆
106、点是合作者（cooperator）。整个视图由单元格组成，相当于一个网格。F折厉何节坯疽多窘铣赁牺簿央办讶莱蛔孪叭蔗垢逞獭磋秤抬戎晰篇程乱汐4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真囚徒两难模型中视图的构成Rootscape为根scape；Players为包含局中人人数的向量；Lattice为表现模型中局中人运动、博奕、复制时的网格图.从上面的图可以知道视图的形成机制，如图，局中人和网格都属于根rootscape，囚徒两难模型运行时的局中人player的位置映射到网格上,这样就能够将博奕过程中的情况变化
107、直观的反映到图表上。F帽关蛤幻鸿佬哉蕊斯碳塘卿醒征教搞蔓坝涎频豪叙逗薄酶纬形刊切厢月膘4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真囚徒两难模型中的图表视图这是囚徒两难模型运行时的图表视图：轴是时间（单位为秒），纵轴是两个主体进行博弈时合作与不合作的次数计数,红线表示不合作次数，蓝线表示合作次数，从各50次开始。相比较而言，图表视图比上面的主体视图更容易理解，合作与不合作的次数在时间序列上表现的更直观。F配柄脓膊绦迸沛圃鸣哩耍育乞蘸腕霍箕际龚氯坟媒痢锐斩俘怔囱笑苦店溜4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基
108、于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真囚徒两难模型在Ascape中的实现下面通过Ascape模型的设计代码示例来说明囚徒两难模型的实现，给出了模型中部分类的定义代码：Ascape模型都是Scapes的特定容器，所以，在Ascape中开发的大部分模型都以一个适当的Scape作为基类。然后把主体合作和不合作的状态定义为一些标记，再定义一些参数。F定义建立模型和它的视图的方法定义建立模型和它的视图的方法createScape()，createViews() ：ScapeGraphlattice;ScapeVectoragents;Overhea
109、d2DViewoverheadView;ChartViewchart;publicvoidcreateScape().publicvoidcreateViews().F腐吃镰计芒荧咆耪酣叫私至与缺屉蝗颠郴豫另噪啮猖椎捻昆柳饿锋受漠酸4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真Ascape小结总的来说：Ascape的特点是：小体积，大功能；表达方式多，能力强；模型抽象程度高；存在的问题：比较多的面向专业人士；有不易理解的机制。F掏烛母纱室求膝霍衅属糠执谋潮侩奸搭焚鲍毯烦亏交串麻勋庙嘉描纠短旭4.1第四章,多
110、主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真工具比较F割宵亦裔逝瘫谣业产誊植患你椿团翠坑绦漠浑援联喘伤赢淮筒樱畔炉亲占4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真设计目标比较1Swarm就是予以科学家们一个标准的软件工具集，从而提供一个设备精良的软件实验室，帮助人们集中精力于研究工作而非制造工具。2RePast来自于芝加哥大学的研究学者对模拟软件使用的方便性的要求，和对一个较短的学习周期的需求，以及作者对其可扩展性以及动力性的关注。
111、其作者尝试着从以下几个设计目标来实现这些更为巨大的目标：模拟软件的底层结构的抽象性，可扩展性，和“良好”的表现。3TNGLab（TradeNetworkGameLab）是为了研究在一个多样化的市场环境下的商业网络构成而设计的一个特殊的可计算实验室，它包括买家、卖家和经销商人，他们重复的选择更合适的商业伙伴，参与到无合作博弈的有风险的交易中，并随时间推移进化他们的商业策略。F糊暇铰迢树填伪纺齿抠傣殖舌症谁咐府勋骄匆烂棚搂荒绩缠防仿百枢裤乖4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真建模思想比较FSwarm的
112、建模思想可以概括为“一系列独立的个体通过独立的事件进行交互”。与传统的建模方法不同的是，Swarm是一种支持“自下而上”(bottom-up)或者称“基于过程”(process-based)的建模工具。Swarm的核心实现机制是使用一种面向对象（OO）的表达方式，建立多个体的独立事件模拟，研究这些由多个体所组成的网络的各种行为。FRePast中的设计思想即是常见的概念：建立一个像状态机的模拟模型，这种核心状态由它所有的成员的集体性的状态属性组成。F膛融涧茶膨锋慨妥孔藤布凋滞冲噬典谍胆拎狈本靠端罪莹豁拜们硅沈挚椽4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂
113、系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真表现能力比较-Swarm表现能力Swarm在表现模型方面提供了光栅图，柱状图，曲线图，表现能力比较强大F光栅图,柱状图F吞扰拜典盘奇宇绦玫抑毒涛娩厌氨恒讣轻沿叶照河茬娜碑捐掠杖维咏刑嗣4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真表现能力比较：RePast表现能力RePast运行结果中也同时提供了光栅图，柱状图，向量曲线图，与Swarm的表现形式基大致相同：F否炮耿述桔韶卑犁啡婶醒灌奖珍酥牢阴降个罚绿鲤月矩坍磁许漆闰亥锄搁4.1第四章,多主体系统仿真的软件工
114、具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真表现能力比较-Ascape表现能力而Ascape上视图有多种表现方式：关联的2维视图、一维滚动视图、向量表示法以及单一视图；提供的另一种视图图表视图chartview也有三种不同的表达形式：时间序列、柱状图、饼状图；通过上面的表现方式比较，可以看出Ascape对于模型的表达能力比较全面并且强大。F樊童殉偶纲懒磁锡辛罢拢圣睫橇僧找很设傻窝琼兜蓝嵌郴圭辙及绵斜浅扫4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真实现代
115、码比较举例下面是热虫Heatbugs模型和糖域Sugarscape模型分别在Ascape，Swarm，RePast三个软件平台中实现时的比较。F属程廷矩窍洲沂湿裁孤映秦轿胡雷云订蒲惮茅赞妒宿讥变炊占诽枷倒颓贰4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真RepastF具有更好的可扩展性时间测试的设计方法具有清晰的结构使用Java语言作为其实现语言F视频资料更有利于用户灵活操作F,Swarm提供的控制条,F,Repast提供的控制条,F钦瞄迎柱影练碑余兜葬箩麦冤篙状窖掳耶队遏桶疥淫怜撬骋孟捧促谊钥诌4.1第四
116、章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真AscapeFAscape主要用于社会科学的模拟研究方面F丰富的视频资料模型滑动栏规则表强大的数据统计工具F绪悟荤能堡占洁丙师庇淀秉鳃闭伺秩羔柱分茵仗盟聘粕囚凋蝗拧与估铁辙4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真FAscape提供的标记滑动栏,FAscape提供的规则表,FAscape的控制条,F惭侈泰熄烦沁截滥口诅邯惦碟才家谍娘骏恩涛触狮洋思矿蜘织傈炯蔫逼梧4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学FF复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真复杂系统建模与仿真本章完F巷强絮坚嘎癌菱瓶烧糜夷巫皿妓禹轰褂递辙淆魔骄戈陌首斜店扒尝养球掀4.1第四章,多主体系统仿真的软件工具基于主体的计量经济学
