復雜適應系統(tǒng)（Complex Adaptive System, CAS）理論為復雜系統(tǒng)研究提供了 一個新思路與一種新方法，是當前復雜性科學研究的一個熱點。本文作為對CAS 理論方法與應用的研究，探討了其協(xié)同理論、方法及在能源系統(tǒng)戰(zhàn)略研究中的應 用，主要包括以下幾方面的內(nèi)容。 首先，系統(tǒng)地回顧了CAS理論基礎與方法，包括CAS的概念，適應性主體 的概念，以刺激-反映模型描述的主體模型，以回聲模型（Echo）描述的CAS的 模型，還有CAS研究的模擬工具——Swarm，介紹了Swarm的基本原理、對具 體領域問題的建模與模擬過程，概括了CAS應用研究的進展，概括了其研究方 法，最后指出了CAS及其理論表述的不足與改進方向。 在第三章借鑒生物系統(tǒng)中的協(xié)同進化（Co-evolution）的概念及其啟示研究系 統(tǒng)的協(xié)同進化。首先概述了生物系統(tǒng)協(xié)同進化的現(xiàn)象及協(xié)同進化的概念。然后借 鑒生物系統(tǒng)個體之間關系的描述，闡述了系統(tǒng)協(xié)同進化的機理，在此基礎上提出 系統(tǒng)協(xié)同進化的定義及分類，提出了個體-群體-系統(tǒng)的協(xié)同進化層次模型。 在第四章對復雜適應系統(tǒng)建模進行了探討。適宜的建模方法是問題分析的基 礎。在分析CAS及Echo模型的基礎上，借鑒Multi-Agent System（MAS）的理 論與方法來探討CAS的建模，并對基于數(shù)學模型建模與基于Agent建模進行了 比較分析，提出了基于MAS 的開放、動態(tài)、演化建模思路與方法。明確了本文 的研究是從研究組成系統(tǒng)的主體的角度進行，研究系統(tǒng)中主體之間、群體之間的 相互協(xié)同進化的方式與方法。 在第五章作為對系統(tǒng)協(xié)同進化研究的深入，探討了幾種協(xié)同進化的方法/算 法，它們是合作型協(xié)同進化、競爭型協(xié)同進化。首先回顧了生物系統(tǒng)的適應性及 對復雜性研究的啟示，然后介紹了協(xié)同進化的算法基礎——遺傳算法，分別給出 了合作型協(xié)同進化、競爭型協(xié)同進化的概念，給出了其具體算法過程，并以實例 說明了其應用。最后基于進化博弈理論（Evolutionary Game Theory, EGT）研究 了協(xié)同進化系統(tǒng)中個體的進化行為。 在前述理論與方法論述的基礎上，第六章以我國能源系統(tǒng)為例進行應用分 析。首先對我國能源形勢進行了概括，指出能源形勢及能源安全問題的嚴峻性， 然后分析了能源系統(tǒng)的研究方法，提出采用CAS理論與方法及協(xié)同進化方法來 研究能源系統(tǒng)。在此基礎上，對我國能源系統(tǒng)進行了系統(tǒng)分析，構(gòu)造了系統(tǒng)模型， 分析了系統(tǒng)演化機制及協(xié)同特性，建立了系統(tǒng)演化模型，構(gòu)造了Swarm模擬模 型，以我國能源系統(tǒng)現(xiàn)狀為基礎進行了模擬分析，得到未來我國能源結(jié)構(gòu)變化趨 勢及相應的CO 2 排放量情況。同時，應用研究驗證了理論方法研究的實用性。
【學位單位】：天津大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2003
【中圖分類】：N94
【文章目錄】：
第一章 緒論
    1.1 復雜性科學研究概述
    1.2 復雜適應系統(tǒng)理論的提出
    1.3 系統(tǒng)協(xié)同現(xiàn)象及啟示
    1.4 本文的研究背景
    1.5 本文內(nèi)容結(jié)構(gòu)與創(chuàng)新點
第二章 復雜適應系統(tǒng)原理
    2.1 適應性主體概念及描述
    2.2 復雜適應系統(tǒng)
    2.3 復雜適應系統(tǒng)的模型體系回聲模型
    2.4 復雜適應系統(tǒng)的模擬工具Swarm
    2.5 復雜適應系統(tǒng)理論與方法的應用研究現(xiàn)狀
    2.6 復雜適應系統(tǒng)研究方法
    2.7 對復雜適應系統(tǒng)理論與方法的幾點認識
    2.8 本章小結(jié)
第三章 復雜適應系統(tǒng)的協(xié)同
    3.1 協(xié)同進化概述
    3.2 復雜適應系統(tǒng)協(xié)同進化機理
    3.3 復雜適應系統(tǒng)的協(xié)同進化
    3.4 復雜適應系統(tǒng)協(xié)同進化與協(xié)同學
    3.5 本章小結(jié)
第四章 復雜適應系統(tǒng)建模
    4.1 復雜適應系統(tǒng)適應性的描述
    4.2 復雜系統(tǒng)建模概述
    4.3 基于多Agent的復雜適應系統(tǒng)建模
    4.4 復雜適應系統(tǒng)建模的一種方法
    4.5 本章小結(jié)
第五章 復雜適應系統(tǒng)的協(xié)同進化研究
    5.1 概述
    5.2 協(xié)同進化算法的基礎遺傳算法
    5.3 合作型協(xié)同進化
    5.4 競爭型協(xié)同進化
    5.5 基于進化博弈理論的協(xié)同進化
    5.6 本章小結(jié)
第六章 能源復雜系統(tǒng)的協(xié)同分析
    6.1 能源系統(tǒng)概述
    6.2 能源系統(tǒng)研究方法
    6.3 能源系統(tǒng)特征分析
    6.4 能源系統(tǒng)協(xié)同分析
    6.5 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)及展望
    7.1 回顧與總結(jié)
    7.2 展望與結(jié)束語
參考文獻
攻讀博士學位期間發(fā)表論文與科研工作情況
致謝

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本文編號：2846975