复杂性理论与方法和建模与仿真技术的有机结合,为揭开复杂系统的面纱提供了一种有效的技术途径和手段。
《复杂系统建模与仿真》着手从复杂系统思维方法去理解、基于建模与仿真的方式去解释的处理思路,并以特定的复杂军事信息系统为具体对象,较为系统地论述了复杂系统的建模与仿真问题。
《复杂系统建模与仿真》介绍了复杂系统的基本概念,并系统地论述了典型复杂系统分析方法;以复杂性系统分析方法为指导,以特定军事信息系统,即雷达预警监视系统为实例,较为系统地论述了问题领域和仿真领域的一体化建模与仿真、问题域具体建模处理、仿真域具体建模处理,以及多分辨率和多Agent建模与仿真技术。
《复杂系统建模与仿真》可作为军事装备学研究生、军事装备论证、军事装备与系统作战仿真科研人员和工程技术人员的参考书。
对复杂系统的认识与改造,一直是一个经久不衰的课题。古今中外,多个领域对此感兴趣的一些人或多或少地发表过复杂系统的理论和方法,且许多认识与理论均是从系统认识论角度,运用相应的思维方式和描述方法,对复杂系统边界、内在运行规律及复杂性成因机制等方面进行相应的逻辑推理与分析,推动了复杂性科学理论的发展。但是,如何在相应理论指导下,在具体的复杂系统分析中能够清晰地演绎出其内部的定性运行关系,至今尚未得到有效的解决,以至尽管已有了诸多复杂性和复杂系统的论述与学说,但人们在处理许多具体的复杂系统问题时,尤其是对于涌现性描述仍觉得面前一片迷雾,总是难以深入下去。
随着系统建模与仿真(Modeling and Simulation,M&S)技术的飞速发展,人们已认识到M&S是继理论研究、科学实验之后的第三种认识世界的重要途径,更是研究复杂系统的可行技术手段。1972年,美国在“美国国防技术领域计划”中明确指出:M&S是“有助于极大提高军事能力的四大支柱(战备、现代化、部队结构、持续能力)的一项重要技术”,是“军队和经费效率的倍增器”和处理军事事务的核心方法和战略性技术。作为以M&S理论为基础,以计算机系统、物理效应设备及仿真器为工具,根据研究目标建立并运行模型,对研究对象进行认识与改造的一门综合性、交叉性学科,“仿真科学与技术”已于2009年被教育部列为一级学科。显然,该学科的不断成长与发展,必将进一步促进复杂系统建模与仿真技术手段和方法创新发展,为拨开复杂系统迷雾提供可能之机和有力手段。
本书作者长期从事雷达预警监视装备与系统的专业教学,并致力于军事预警监视装备与系统的发展规划论证、装备与系统的型号论证与监管、实际装备与系统的作战效能评估和部署优化处理等工作。作者一直跟踪现代M&S技术的发展及其在军事领域的应用动态,并围绕着预警监视装备与系统发展规划论证、型号论证、作战效能评估和部署优化等方面的各种具体需求,多层面地持续进行相应的复杂系统理论与方法及M&S技术的应用研究。早期主要是采用还原解析方法,基于系列静态效能定量评估模型构造,借助于面向过程的仿真软件设计与应用,对雷达预警监视装备和系统的行为进行多粒度建模,并通过功能单一的仿真软件进行装备与系统的作战效能预测性评估及部署优化辅助决策研究。随后采用综合微观分析论方法,基于各种作战想定,采用双层铰链式M&S逻辑框架,通过系统性的建模与开放式仿真实验,从静态与动态两个层面对各种预警监视装备和系统进行多种复杂战场环境条件下的动态仿真分析、作战效果/体系贡献率预测性评估。近年来,随着武器装备及系统的智能化水平和自治能力越来越高,新型作战行动不断出新,复杂环境条件下的体系对抗备受关注,而战场环境的复杂性、作战装备的多样性与智能化、作战体系网络结构的多变性和柔性化及各类作战人员的动态随机干预等,使得作战体系对抗活动更具多样性和不确定性。目前,如何展现复杂系统的不确定性和涌现性,进而揭示其内在工作机理和运行规律,是一个受到高度关注的课题,还有许多问题亟待人们深入探讨。因此,作者近期的工作重点是如何采用系统融贯论方法,紧扣复杂“适应性造就复杂性”“组件相互组合与相互作用导致系统涌现性”合理构建一体化组合M&S环境,综合运用面向对象方法、面向Agent方法和多分辨率建模技术,对具有较强环境自适应能力和自治能力的多功能雷达预警监视装备和系统进行高保真度的行为建模与仿真。
第1章 复杂系统
1.1 系统
1.2 复杂性
1.3 复杂系统
1.3.1 基本定义
1.3.2 结构模型
1.3.3 行为描述
1.3.4 主要特性
1.4 复杂适应系统
1.4.1 基本概念
1.4.2 智能主体模型
1.4.3 CAS统一模型
1.4.4 受限生成过程
第2章 复杂系统方法论
2.1 还原论方法
2.1.1 解析思维
2.1.2 还原论
2.2 整体论方法
2.2.1 整体思维
2.2.2 整体论方法
2.3 系统论方法
2.3.1 系统思维
2.3.2 系统论原理
2.3.3 系统论方法
2.4 系统融贯论方法
2.4.1 融贯思维
2.4.2 系统融贯论方法
第3章 系统建模与仿真
3.1 系统建模
3.1.1 模型
3.1.2 建模
3.2 系统仿真
3.2.1 仿真
3.2.2 实验框架
3.2.3 数据驱动
3.3 M&S的基本框架
3.4 一体化组合M&S
3.4.1 组合建模
3.4.2 一体化M&S框架
3.4.3 一体化实现途径
3.4.4 一体化组合建模
3.5 校核、验证与确认
第4章 问题域建模处理
4.1 原型系统分析
4.1.1 系统集合模型
4.1.2 实例:战区ASRS分析
4.2 外部环境分析
4.2.1 环境分析法
4.2.2 实例:战区ASRS环境分析
4.3 系统概念建模
4.3.1 概念模型
4.3.2 概念模型开发
4.3.3 概念建模分析
4.3.4 概念格式化描述
4.3.5 概念形式化描述
4.3.6 实例:ASRS任务空间模型设计
4.4 系统数学建模
4.4.1 数学模型
4.4.2 数学模型开发
4.4.3 军事数学模型
4.5 系统数学模型体系
4.5.1 系统行为数学模型体系
4.5.2 系统效能评估指标及模型体系
4.5.3 评估指标体系描述与泛化
4.5.4 评估模型体系描述与泛化
4.5.5 实例:雷达站抗有源干扰评估数学模型体系
4.5.6 实例:雷达群站系统抗有源干扰评估数学模型体系
……
第5章 仿真域建模处理
第6章 多分辨率建模与仿真
第7章 多Agent建模与仿真
参考文献