大规模复杂系统CA/MAS查证确认及北京人口发展仿真建模

论文摘要

多智能体仿真技术因在模拟复杂系统方面具有独特的优势,已逐渐成为传统数学模型之后的一种全新的建模方法。发达国家在此领域已经积累了很多的经验。从上世纪90年代开始,多智能体仿真技术在国内引起广泛的关注,并围绕其开展研究工作。本文基于多智能体Swarm仿真平台,构建北京人口发展仿真模型。为了实现城市人口发展仿真结果与真实世界对接的目的,采用了宏观统计机制和微观内部驱动机制相融合的方法。在查证确认过程中,随机优化调整模型参数值,实现北京18区县人口分布从2000年到2005年仿真模型的结果对2005年北京抽样调查数据的逐次逼近过程。主要工作如下:首先,提出基于CA/MAS多智能体的人口发展仿真模型。基于智能体迁移行为和经济环境地理分布的相互作用,模型设计通过CA——人口空间地理分布模型,MAS——城市户籍类智能体和流动类智能体的迁移行为规则模型相结合,搭建北京人口发展仿真模型。然后,实现微观经济机制对宏观经济发展的解释。基于影响宏观经济层次上人口发展的微观因素,依据微观经济理性预期假设,构建居民智能体及其迁移行为,以及迁移行为对环境的作用,通过仿真建模实现微观行为假设对宏观经济发展的解释。最后,通过参数的随机优化确认,实现微观理性预期行为假设对宏观真实世界发展的解释。在仿真建模人工实验的查证确认过程中,采用对数据和时空度整合的随机优化方法,考察模型的正确性和与真实世界对象的一致性逼近。结果表明,本文采用的仿真建模理论和方法对于构建逼近真实北京城市人口发展的决策支持模型已经具有基本可行性进展。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 国内外发展状况
• 1.2.1 城市人口分布的CA/MAS 建模方法
• 1.2.2 理性预期假设模型建模与仿真
• 1.2.3 我国城市复杂系统理论与多智能体的研究
• 1.3 研究意义
• 1.4 主要研究内容
• 第2章 北京人口发展仿真建模理论和方法
• 2.1 CA/MAS 基本仿真平台
• 2.1.1 基础数据
• 2.1.2 CA/MAS 的构建
• 2.1.3 Swarm 软件平台的概述
• 2.2 宏观经济仿真建模特征
• 2.2.1 宏观机制概念和作用
• 2.2.2 微观理性预期假设
• 2.2.3 与真实世界对接的查证确认
• 2.3 城市人口迁移流动和分布理论
• 2.3.1 城市空心化问题
• 2.3.2 人口迁移流动和城市化水平关系曲线
• 2.3.3 城市化水平的量化评估问题
• 2.4 本章小结
• 第3章 微观理性预期的构建
• 3.1 微观理性预期假设特征
• 3.1.1 环境的层次性特征
• 3.1.2 微观主体理性人的划分
• 3.1.3 微观理性预期假设权重择优查证确认
• 3.2 微观理性预期行为的生成
• 3.2.1 有序无序选择原理
• 3.2.2 有序无序行为选择规则的极端基准
• 3.2.3 微观理性预期行为规则构建的过程
• 3.3 北京人口发展模型的查证确认宏观目标
• 3.3.1 宏观状态的随机性
• 3.3.2 北京宏观状态分布基本统计数据
• 3.3.3 仿真建模查证确认的小样本分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 仿真模型行为规则假设的查证确认
• 4.1 基本仿真模型的查证确认
• 4.1.1 基本仿真模型的查证
• 4.1.2 完全随机无序行为规则假设的查证确认
• 4.1.3 理想有序无序行为选择规则
• 4.2 微观理性预期构建和查证确认
• 4.2.1 外来常住人口增长对产业化微观理性预期
• 4.2.2 最优化模型
• 4.2.3 内部迁移产业化适应力和搬迁率的选择
• 4.3 环境作用和模型参数的优化查证确认
• 4.3.1 环境作用的微观理性预期行为假设
• 4.3.2 基于查证确认指标的权重随机优化
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文
• 致谢