基于ACP方法的应急疏散系统研究

目前地铁、建筑及煤矿等人员密集空间突发事件频发,解决人员密集空间人员安全疏散是当前社会发展亟待解决的问题. 本文以地铁为例研究了基于ACP方法的平行应急疏散系统,该系统由应急疏散人工系统、计算实验 和平行执行三部分组成. 平行应急疏散系统不仅适用于地铁,还适用于建筑及煤矿等生活和工作空间应急疏散管理,可实现人员培训、疏散演练、疏散方案优化和评估等功能. 本文初步建立了地铁枢纽站平行应急疏散系统,并进行了两种典型场景的计算实验,实验结果表明平行应急疏散系统可有效提高应急疏散效率.     

基于ACP方法的高层建筑火灾中人员疏散策略研究

高层建筑结构规模巨大、人员众多,而疏散出口数量有限,如何有效安排疏散出口人员分布,提高疏散效率,是火灾应急管理的重要研究内容. 以人为中心的疏散系统是典型的复杂系统,具有难以真实实验分析的困难. 本文基于ACP（人工系统、计算实验、平行执行）方法,以智能体技术为核心建立了人工疏散系统,基于火灾场景,利用计算实验对疏散策略进行了验证、评估,给出了实际疏散系统与人工疏散系统的平行执行实现思想. 最后,通过案例验证了方法的可行性.     

平行视觉:基于ACP的智能视觉计算方法

在视觉计算研究中,对复杂环境的适应能力通常决定了算法能否实际应用,已经成为该领域的研究焦点之一.由人工社会（Artificial societies）、计算实验（Computational experiments）、平行执行（Parallel execution）构成的ACP理论在复杂系统建模与调控中发挥着重要作用.本文将ACP理论引入智能视觉计算领域,提出平行视觉的基本框架与关键技术.平行视觉利用人工场景来模拟和表示复杂挑战的实际场景,通过计算实验进行各种视觉模型的训练与评估,最后借助平行执行来在线优化视觉系统,实现对复杂环境的智能感知与理解.这一虚实互动的视觉计算方法结合了计算机图形学、虚拟现实、机器学习、知识自动化等技术,是视觉系统走向应用的有效途径和自然选择.     

平行智能与CPSS:三十年发展的回顾与展望

社会物理信息系统(Cyber-physical-social systems, CPSS)在传统物理信息系统(Cyber-physical systems,CPS)的基础上纳入对社会信号及社会关系的考虑,利用网络世界近乎无限的人力、数据和信息资源,突破物理世界有限的资源约束以及时空的限制.然而, CPSS中人类和社会行为的复杂性加剧了实际系统和其模型之间的建模鸿沟,使得系统的形态演变为“默顿系统”.对此,以ACP方法为核心的平行智能(Parallel intelligence, PI)框架通过组合人工系统(Artificial systems, A)、计算实验(Computational experiments, C)、平行执行(Parallel execution, P)三个过程,为跨越这一鸿沟提供了可行的路径.具体而言, ACP将模型从系统解析器转变为数据生成器,使原本难以控制的“默顿系统”可测试、可计算、可验证,为复杂系统中“涌现”和“收敛”的对立统一确立了方法基础.本文从平行控制与智能控制、平行机器人与平行制造、平行管理与智能交通、平行医学与智慧健康、平行生态与平行社会、平行经...     

平行系统和数字孪生的一种数据驱动形式表示及计算框架

旨在为平行系统及ACP方法建立一种数据驱动的数学形式和计算框架, 该形式与框架也适用于数字孪生系统.首先, 基于动态系统状态方程方法论, 给出了平行系统的虚实双系统表示方法, 基于此表示方法为平行系统问题提供了一种数学表示.围绕该表示, 讨论了虚实系统互动、平行系统与数字孪生系统异同等问题.然后, 为ACP方法提供了一种计算框架, 详细解释了人工系统(Artificial systems, A)、计算实验(Computational experiments, C)、平行执行(Parallel execution, P)的数学计算求解过程, 并讨论了“学习与训练”、“实验与评估”、“管理与控制”、灵捷–聚焦–收敛(AFC)、小数据-大数据-小智能等概念的相关数学表示, 并讨论了智能科学与平行系统数学架构的关系以及平行智能的内涵.最后, 以大学校园园区能源管理系统为案例, 为平行系统数学架构和方法提供一个直观的算例.     

平行手术:基于ACP的智能手术计算方法*

由人工社会(Artificial Societies)、计算实验(Computational Experiments)、平行执行(Parallel Execution)构成的ACP理论在平行智能和复杂系统建模与调控中发挥重要作用.文中将ACP理论引入到医疗手术领域中,提出平行手术的基本框架及相关流程.在平行手术中,采用人工场景模拟医生和患者情况,表征真实复杂的手术场景.在此基础上,采用计算试验的方法试验和评估手术方案,选择最佳方案.最后通过虚实互动的平行执行功能在线优化手术方案,实时地对手术进行智能预测与导引.整个框架结合规则提取、计算机图形学、虚拟现实/增强现实、机器学习、知识自动化等技术,力图有效提高手术的效率和准确性.     

基于粒子群神经网络算法的交通枢纽火灾应急疏散评价

在构建交通枢纽火灾应急疏散评价系统的基础上,建立用粒子群优化算法（PS0）和BP神经网络相结合的混合算法来进行综合评价的模型。该模型全面考虑影响应急疏散的各种因素,将定性分析和定量分析相结合,使评价结果更符合实际、更可靠。实例计算结果表明：PSO-BP方法简便、通用,其结果符合运营实际,能很好的反应交通枢纽火灾状况下应急疏散的实施效果。     

空港型国家物流枢纽应急疏散能力建模分析

对物流枢纽应急疏散能力进行分析时,没有对空港型国家物流枢纽中发生风险事故的严重性和可能性进行度量,导致分析效率低和精准度低的问题.进行空港型国家物流枢纽应急疏散能力建模分析,采用Pathfinder疏散仿真软件分析人员在空港型国家物流枢纽中的相关移动规则和时间,根据分析结果构建空港型国家物流枢纽应急疏散模型;在引导系统、疏散设施和疏散管理三个方面建立应急疏散能力评价指标体系,采用集值统计方法在空港型国家物流枢纽应急疏散模型的基础上构建疏散能力评价模型,根据疏散能力评价模型实现空港型国家物流枢纽应急疏散能力的建模分析.仿真结果表明,所提方法的分析效率和分析精准度较高.     

城市客运交通枢纽平行系统体系研究

城市客运交通枢纽系统是一个典型的复杂巨系统, 传统的管理方法难以形成具有动态适应能力的有效解决方案. 运用复杂系统研究中的ACP (人工系统、计算机实验、平行执行)方法, 首次给出城市客运交通枢纽平行控制与管理系统研究框架. 以该框架为基础, 首先,分析了人工交通枢纽系统中模型的构成及支撑条件; 进而对人工交通枢纽系统计算实验中涉及的实验场景设计、实验内容设计进行了详细阐述; 最后,对人工交通枢纽系统平行执行内容进行了说明. 该体系框架的提出, 对于城市客运交通枢纽管控水平的提高具有重要指导意义.     

融合多种上下文的室内应急疏散导航位置模型

针对室内应急响应中如何科学、高效地对人员进行个性化实时疏散导航问题进行了研究,构建了一种面向复杂室内环境下融合多种上下文的应急疏散导航位置模型。利用改进的Dijkstra算法,结合实际环境动态上下文计算出实时疏散导航路径,为不同类型用户提供地图导航、语音导航、短信导航等个性化服务,同时为应急指挥者提供辅助决策支持。并以医院为例进行了实验,实验表明基于该模型及算法能够高效计算出满足不同类型用户需求的实时疏散导航路径,可应用于医院、商场等环境的应急疏散导航与救援中。     

大型公共场所突发事件下人员疏散仿真研究

随着突发事件的频繁发生,人员疏散任务日益紧迫.针对突发事件下恐慌心理对人员疏散的影响,采用元胞自动机理论对人员疏散进行建模,提出逃生收益的概念,引入动态参数来描述逃生人员的逃生目的性及其周围的逃生环境,并分析了人员恐慌心理对逃生行人流产生的影响及由此形成的一些基本规律,如人群拱形分布、拥塞、间歇性出口人流等.仿真结果表明,运用逃生收益规则对人员紧急疏散的模拟很好地再现了人员紧急疏散过程及疏散状况,其模型更能体现真实的疏散情况.     

平行系统方法在自动化集装箱码头中的应用研究

平行系统是一种建立在人工社会和计算实验基础上的科学研究方法,它的特点是既能真实反映现实系统的动态过程,又能实时优化现实系统的控制过程.自动化集装箱码头是一类典型的复杂系统,既存在不计其数的作业方案,同时也有大量的约束条件.如何在最短时间和最低能源消耗的前提下,完成具有间歇和批次特征的集装箱转运任务,是涉及到数学、控制、管理和计算机等多个学科的重大课题.本文采用数据引擎作为人工社会中的基本计算单元,构成一个复杂的平行系统,用于自动化集装箱码头信息控制系统的研究.数据引擎作为一种面向图形化元件组态的计算环境,非常适用于复杂系统的建模与计算.在可视化和动态重构技术的支持下,利用380个数据引擎对一个具有8台岸桥、25辆AGV和16台龙门吊组成的港机系统进行了自动化作业过程的计算实验.研究结果表明,数据引擎技术是实现平行系统的有效方法,由多数据引擎组成的计算环境,能够大幅度降低自动化集装箱码头信息控制系统建模的复杂程度,能够将码头系统的管理和控制过程无缝地融合在一起.该平行系统可直接与港机设备对接,建立“人工码头”和“物理码头”之间的平行关系,从而实现对港机设备的最优控制.     

Lessons from the evacuation of the world trade centre, 9/11 2001 for the development of computer-based simulations

This paper reviews the state-of-the-art in evacuation simulations. These interactive computer based tools have been developed to help the owners and designers of large public buildings to assess the risks that occupants might face during emergency egress. The development of the Glasgow Evacuation Simulator is used to illustrate the existing generation of tools. This system uses Monte Carlo techniques to control individual and group movements during an evacuation. The end-user can interactively open and block emergency exits at any point. It is also possible to alter the priorities that individuals associate with particular exit routes. A final benefit is that the tool can derive evacuation simulations directly from existing architects, models; this reduces the cost of simulations and creates a more prominent role for these tools in the iterative development of large-scale public buildings. Empirical studies have been used to validate the GES system as a tool to support evacuation training. The development of these tools has been informed by numerous human factors studies and by recent accident investigations. For example the 2003 fire in the Station nightclub in Rhode Island illustrated the way in which most building occupants retrace their steps to an entrance even when there are alternate fire exits. The second half of the paper uses this introduction to criticise the existing state-of-the-art in evacuation simulations. These criticisms are based on a detailed study of the recent findings from the 9/11 Commission (2004). Ten different lessons are identified. Some relate to the need to better understand the role of building management and security systems in controlling egress from public buildings. Others relate to the human factors involved in coordinating distributed groups of emergency personnel who may be physically exhausted by the demands of an evacuation. Arguably, the most important findings centre on the need to model the ingress and egress of emergency personnel from these structures. The previous focus of nearly all-existing simulation tools has been on the evacuation of building occupants rather than on the safety of first responders. Thanks are due to J. Appleby, P. Cooper, A. Foss, S. Hailey and B. Jenks who were responsible for the design and implementation of the GES application. They also drove the development of the Boyd Orr evacuation scenarios that are used to illustrate the opening sections of this paper.     

Research Progress of Parallel Control and Management

Based on ACP (artificial systems, computational experiments, and parallel execution) methodology, parallel control and management has become a popularly systematic and complete solution for the control and management of complex systems. This paper focuses on summarizing comprehensive review of the research literature of parallel control and management achieved in the recent years including the theoretical framework, core technologies, and the application demonstration. The future research, application directions, and suggestions are also discussed.      

数字孪生与平行系统:发展现状、对比及展望

随着物联网、大数据、人工智能（Artificial intelligence,AI）等技术的发展,针对促进新一代信息技术与制造业深度融合、实现制造物理世界与信息世界交互与共融的需要,数字孪生和平行系统技术成为智能制造和复杂系统管理与控制领域研究的热点.本文对数字孪生和平行系统技术的基本概念、技术内涵、相关应用等进行了研究与总结,对比了两者之间的异同,并分析了两者的发展趋势,预期能够给复杂系统管理与控制领域的研究人员提供一定的参考和借鉴.