《裝備體系多Agent建模與仿真方法》概述了基于MAS的裝備體系仿真現(xiàn)狀;介紹了基于MAS的建模仿真實現(xiàn)方法,以及在裝備體系評估中的應用;介紹了基于MAS視角的體系結構建模技術,結合元模型建模語言,對基礎體系結構與建模仿真產品進行統(tǒng)一描述;針對裝備體系建模仿真面臨的過高計算復雜度的問題,介紹了典型的裝備體系多粒度建模仿真方法;針對裝備體系認知決策面臨的不確定性與未知性復雜維度問題,介紹了裝備體系指揮與控制建模方法,以及一種改進的基于強化學習的裝備體系指控模型;針對傳統(tǒng)的裝備體系仿真評估受主觀性、有限理性、行為偏向等決策算法的誤差影響,介紹了博弈論在作戰(zhàn)仿真中的應用現(xiàn)狀,給出了一種支持模糊推理的基于博弈論的裝備體系仿真評估范式。
隨著世界新軍事變革的推動和發(fā)展,作戰(zhàn)理論逐漸朝著網絡化、信息化、體系化方向演變,導致針對信息化作戰(zhàn)理論的研究方法也面臨變革。作戰(zhàn)仿真技術一直是和平年代進行作戰(zhàn)理論與方法研究的有效工具,并因可重復性、可操作性、可控制性、方便以及能夠大幅節(jié)省人力和物力等諸多優(yōu)勢而倍受研究人員的青睞。但傳統(tǒng)的作戰(zhàn)仿真技術主要適用于單個武器裝備或裝備系統(tǒng)的建模仿真研究,無法適用于具有高度互聯(lián)互通特性的裝備體系研究,而大規(guī)模、體系級的裝備領域建模仿真研究正成為新的時代發(fā)展需求。
值得注意的是,裝備體系是一個復雜巨系統(tǒng)(Complex Giant System,CGS),隸屬于復雜系統(tǒng)的研究范疇,而基于多Agent的建模仿真技術則被認為是研究CGS的一種有效手段。
智能體(Agent)是人工智能領域中的重要概念,是對獨立的能夠思想并可以同環(huán)境交互的實體的抽象。英文單詞Agent指能夠自主活動的軟件或者硬件實體,在人工智能領域已經趨向于將其譯為智能體。為了與同領域早期研究成果統(tǒng)一詞匯,本文仍舊采用Agent表示上述智能體的概念。
基于多Agent的建模仿真是20世紀90年代興起的一種新的建模仿真范式,已經在系統(tǒng)建模、敏捷制造、網絡監(jiān)測、交通管制、任務分配、認知雷達、云計算等眾多工業(yè)領域獲得了廣泛應用,甚至有一系列商業(yè)產品發(fā)布。目前,比較具有代表性的研究包括基于多Agent的元胞自動機、基于多Agent的人工魚群、基于多Agent的民意演化行為研究等,然而,專門針對裝備體系的多Agent建模仿真技術則尚處于發(fā)展階段。
筆者在多年研究與實踐的基礎上,參考國內外相關學者的研究成果,編寫了這本書。該書全面深入地介紹了裝備體系多Agent建模與仿真方法的框架、關鍵技術和應用等重要內容,并進行了大量的仿真實驗分析,對裝備體系的多Agent建模仿真方法進行了全面的總結,希望能為從事裝備體系作戰(zhàn)仿真研究的相關人員提供一些幫助,若能達此目的,筆者將不勝欣慰。
本書從相關研究與應用、建;A、計算復雜度的解決、認知復雜度的解決以及更具指導意義的客觀評估等幾個角度對裝備體系多Agent建模與仿真講行介紹。全書共分七章:第1章介紹了基本概念與典型裝備體系效能評估流程,概述了基于MAS(Multi-Agent System)的裝備體系仿真現(xiàn)狀;第2章介紹了基于MAS的建模仿真實現(xiàn)方法以及在裝備體系評估中的應用;第3章介紹了基于MAS視角的體系結構建模技術,并結合元模型建模語言,從作戰(zhàn)視角、能力視角以及MAS視角對典型大規(guī)模裝備體系進行了建模,實現(xiàn)了基礎體系結構與建模仿真產品的統(tǒng)一描述;第4章針對裝備體系建模仿真面臨的過高計算復雜度問題,介紹了典型的裝備體系多粒度建模仿真方法,提出了一種基于周期驅動的動態(tài)聚合解聚多粒度建模仿真方法;第5章針對裝備體系認知決策面臨的不確定性與未知性復雜維度問題,介紹了現(xiàn)有的裝備體系指揮與控制建模方法,提出了一種改進的基于強化學習的裝備體系指揮控制模型;第6章針對傳統(tǒng)的裝備體系仿真評估受主觀性、有限理性、行為偏向等決策算法的誤差影響,介紹了博弈論在作戰(zhàn)仿真中的應用現(xiàn)狀,提出了一種支持模糊推理的基于博弈論的裝備體系仿真評估范式;最后,在上述研究的基礎上,第7章設計并實現(xiàn)了基于MAS的裝備體系作戰(zhàn)仿真系統(tǒng),并在此系統(tǒng)上開展了多種分析模式包括復雜網絡分析、三維可視化分析、方差分析、極差分析等在內的體系結構優(yōu)化評估與靈敏度評估試驗,推動了基于MAS的復雜系統(tǒng)建模仿真方法在裝備體系作戰(zhàn)仿真領域的應用。
參與本書編寫的作者及分工為:邢維艷負責全書的統(tǒng)籌設計,并負責第1、2、3章的編寫:閆雪飛負責第5、6、7章的編寫;劉東負責第4章的編寫。
本書在編寫的過程中得到了航天工程大學和國防科技大學等單位的大力支持,參考了胡曉峰教授、李新明教授、Andrew LLachinski博士等作戰(zhàn)仿真工程界專家們所編著的相關書籍的內容,在此,謹致以衷心謝意!
由于時間倉促,筆者水平有限,書中難免有疏漏和不妥之處,歡迎讀者批評指正。
第1章 概述
1.1 引言
1.2 基本概念
1.2.1 裝備與系統(tǒng)
1.2.2 裝備體系
1.2.3 復雜系統(tǒng)
1.2.4 Agent
1.2.5 多Agent系統(tǒng)
1.3 典型裝備體系評估流程
1.3.1 指標體系的建立
1.3.2 指標體系的賦值
1.3.3 指標體系的聚合
1.3.4 主要問題與思考
1.4 基于MAS的裝備體系仿其現(xiàn)狀
1.4.1 國外相關研究
1.4.2 國內相關研究
參考文獻
第2章 基于MAS的裝備體系建模仿真及其應用
2.1 引言
2.2 基于MAS的建模仿真框架
2.2.1 復雜系統(tǒng)建模仿真框架
2.2.2 MAS的實現(xiàn)框架
2.3 多Agent建模仿真在裝備體系評估中的應用
2.3.1 整體效能仿真評估
2.3.2 信息效能仿真評估
2.3.3 貢獻度仿真評估
2.3.4 靈敏度仿真評估
2.3.5 因果追溯仿真評估
2.3.6 問題與啟示
參考文獻
第3章 基于MAS視角的裝備體系建;A
3.1 引言
3.2 裝備體系建;A
3.2.1 體系結構建模技術
3.2.2 組合范疇與頂層框架
3.2.3 裝備體系的能力聚合機制
3.3 基于MAS視角的體系結構建模技術
3.3.1 基于5W1H的體系結構MAS視角
3.3.2 基于MAS視角的DoDAF產品集擴展
3.3.3 基于接口的可擴展建模仿真
3.4 基于MAS視角的裝備體系體系結構設計
3.4.1 作戰(zhàn)需求階段
3.4.2 能力需求階段
3.4.3 仿真需求階段
參考文獻
第4章 裝備體系的多粒度建模方法
4.1 引言
4.2 多粒度建模技術
4.2.1 裝備體系建模仿真復雜性空間
4.2.2 多粒度建模概念內涵
4.2.3 典型多粒度建模方法
4.2.4 問題分析
4.3 基于周期驅動的聚合解聚多粒度模型
4.3.1 周期驅動機制
4.3.2 模型形式化表示
4.3.3 模型可控性分析
4.3.4 區(qū)間逼近算法
4.3.5 建模影響分析
4.4 裝備體系的多粒度建模及應用
4.4.1 聚合解聚框架
4.4.2 仿真實驗與分析
參考文獻
第5章 裝備體系指揮與控制智能實體建模
5.1 引言
5.2 裝備體系指揮與控制建模方法
5.2.1 基于規(guī)則的決策算法
5.2.2 基于啟發(fā)式搜索的個性優(yōu)化算法
5.2.3 基于BDI的心智模型
5.2.4 基于強化學習的智能決策算法
5.3 基于改進強化學習的裝備體系指揮控制模型
5.3.1 裝備體系的指揮控制復雜性分析
5.3.2 基于跨步差分的Q-leaming算法
5.3.3 基于徑向基神經網絡的狀態(tài)空間表示
5.3.4 基于遺傳范式的學習成果融合
5.3.5 預訓練與在線學習流程
5.4 基于改進強化學習的裝備體系指揮控制模型應用
5.4.1 作戰(zhàn)想定與參數(shù)設置
5.4.2 作戰(zhàn)仿真結果與分析
參考文獻
第6章 基于博弈論的裝備體系多Agent仿真評估
6.1 引言
6.2 裝備體系仿真中的不確定性
6.2.1 不確定性交互
6.2.2 模糊收益計算
6.3 博弈論在作戰(zhàn)仿真中的應用
6.3.1 靜態(tài)博弈模型應用
6.3.2 動態(tài)博弈模型應用
6.4 基于博弈論的多Agent仿真評估模型
6.4.1 基于博弈論的評估視角概述
6.4.2 聯(lián)合策略的排列組合遍歷
6.4.3 基于可信期望的博弈清晰化
6.4.4 基于改進PSO的納什均衡求解
6.4.5 基于博弈論的評估流程
6.5 裝備體系多Agent仿真評估模型應用
6.5.1 Agent層次結構模型與作戰(zhàn)想定
6.5.2 作戰(zhàn)仿真實驗結果
參考文獻
第7章 裝備體系的多Agent作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)與應用
7.1 引言
7.2 裝備體系作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)設計
7.3 裝備體系的體系結構評估
7.3.1 體系結構模型想定編輯
7.3.2 基于CADMR調度的總體效能分析
7.3.3 基于復雜網絡技術的因果追溯分析
7.4 裝備體系的靈敏度評估
7.4.1 基于正交試驗法的參數(shù)設置
7.4.2 靈敏度分析流程
7.4.3 極差分析
7.4.4 方差分析與顯著性檢驗
參考文獻