工程博弈论–工程优化决策中的博弈思想、原理及应用

实际工程优化决策问题中经常会面临多决策主体、多决策目标以及不确定性等复杂场景, 常规的优化决策方法有较大局限性. 受钱学森先生名著《工程控制论》的启发, 将工程决策问题中应用博弈论基本概念、建模方法、求解算法并考虑复杂工程技术条件进行决策的理论称为“工程博弈论”. 本文简要介绍了博弈论的基本理论, 并阐释了工程博弈论“以均衡协调冲突”的基本思想. 在此基础上分别介绍了不确定性决策问题的非合作工程博弈原理、多目标决策问题的合作工程博弈原理和多主体决策问题的演化工程博弈原理及其在能源电力系统中的部分典型工程应用. 本文希望通过对相关进展的介绍可以吸引更多的研究者进入这一领域, 共同完善工程博弈论的相关基础理论和方法, 使之在更多的领域中得到更广泛的应用.     

基于CAS理论的应急预案仿真系统的研究

针对应急预案仿真系统的多交互性、多层性等特点,论文着重研究了应急预案仿真系统的构建,基于多主体(Multi-Agent)对应急预案进行了主体建模,并对资源Agent进行了形式化描述,提出了多主体反应式决策体系,详细描述了反应式决策体系中各个部件的功能.建立了基于CAS理论和多主体建模技术的多层次CAS仿真系统模型,构建了合理的应急预案仿真系统.     

基于博弈论的多车智能驾驶交互决策综述

智能驾驶是交通和汽车领域未来发展的重要方向,决策规划作为智能驾驶系统中的关键模块,一直是其重点研究领域之一.当前的研究热点正在从单车智能驾驶决策向混行交通场景下的多车智能驾驶决策进行拓展,因此,需要在复杂动态场景和多并行任务下生成符合车辆动力学且不与道路边界和其他交通参与者发生碰撞的高质量轨迹.多车混行驾驶是对道路时空资源的竞争性使用,博弈论可为多车交互决策提供重要的理论与技术手段.对此,应用博弈论方法进行智能驾驶决策研究的综述,基于滚动时域、微分博弈和马尔科夫博弈这3类常用的博弈模型,对现有相关研究进行归类总结和分析.首先简要介绍博弈论基础知识;其次,总结常见的智能驾驶场景并分析各场景下交互决策的核心问题;然后,通过3种不同的博弈模型对多车交互决策进行建模,分别介绍它们的求解算法和思路及相关的研究工作;最后,介绍相关的仿真实验和测试方法,同时也对未来的技术发展和挑战给出见解.     

电力系统控制与决策中的博弈问题 ――工程博弈论初探

由于在处理多主体、多目标与复杂决策时序等方面具有的独特优势,博弈论从其诞生至今半个多世纪以来,已经对经济学、社会学、军事学、政治学以及工程科学等诸多领域产生深远的影响,成为分析研究策略相互作用的主流理论和控制与决策领域不可或缺的辅助设计工具.由于存在多个决策主体以及竞争与合作等多种利益关系,工程系统优化决策问题往往可归结为某种特殊形式的博弈问题.本文从电力系统中的控制与决策问题出发,阐述了工程博弈论的建模思想和主要方法,并以笔者团队近年来在相关领域的科研工作为主线,对工程博弈论在电力系统中的应用进行总结与展望.     

基于本体的民航应急决策知识表达与推理方法研究

针对民航突发事件应急决策知识表达与管理中的问题,利用本体技术在知识获取和建模方面的优势,本文设计了一个基于领域本体的民航突发事件应急决策知识推理模型;以民航突发事件应急预案、应急案例、应急资源和应急规则等应急知识为基础,构建了民航应急管理领域词典,采用领域本体四元组建模方法给出了基于领域词典的本体构建过程;运用SWRL规则语言建立了民航突发事件应急决策所需的基本规则,采用Protégé本体编辑工具和Jena推理机实现了基于本体的规则推理,为民航突发事件应急决策知识的管理与应用提供了良好的方法与技术支持。     

决策演化集的三支博弈

决策演化集是处理决策规则在时间序列上的演化问题的理论。决策演化集将着眼点从静态的决策信息系统转移到动态的时间序列上,研究决策信息系统在随着时间变化时的演化规律,是一种新的决策研究方法。目前,在决策演化集的标准结构下存在着一些问题,例如预测得到的属性较少,预测夹角偏大等问题。决策演化集的三支结构在提高预测准确度方面是一个有效的方法,但其阈值α和β是固定的。然而,在时间序列下数据是不停变化的,固定的α和β并不能很好地适应这种变化。利用博弈论的方法来调整修改α和β使其适应决策信息系统在时间序列下的变化,并通过实例来演示这种调整。     

“工程博弈论”专刊前言

正现代工程系统中决策主体繁多,决策环境复杂,竞争与合作并存,博弈论的工程应用也日益广泛.受《工程控制论》启发,将工程设计与试验中应用博弈论的基本概念、建模与求解方法以及考虑工程实际的技术性条件进行决策的理论称为"工程博弈论".本专刊关注博弈论在工程技术领域的理论研究进展与应用成果,共录用17篇论文,包括综述论文2篇,博弈基础理论与算法相关论文6篇,工程应用相关论文9篇,其中电力     

基于地理本体的小区应急预案研究

针对城市小区应急决策空间位置的复杂性,对基于地理本体的城市小区灾害应急预案进行研究。通过对地理空间拓扑关系具体分类,将其以公理形式添加到网络本体语言建模原语中,为分析灾害发生地的空间特征与发生地之间的空间关系提供推理能力。实例证明,该方法能有效提高决策的智能程度和效率。     

考虑决策者情绪更新机制的多阶段应急决策方法

针对决策者情绪影响下参照点的动态调整可能导致不同决策结果的情形,提出一种考虑决策者情绪更新机制的多阶段应急决策方法.首先,描述突发事件下的多阶段应急决策问题,并以直觉模糊数的形式刻画相关决策信息;其次,给出决策者情绪影响下动态参照点的设置方法,并运用累积前景理论计算突发事件各个演化阶段的情景价值,据此建立决策者的情绪更新机制;然后,计算各个演化阶段的情景权重,并结合备选方案的期望价值、投入成本及启动时间价值,计算方案在各个演化阶段的前景价值;进一步,通过给出各个演化阶段权重的计算方法,计算备选方案的综合前景价值,并据此给出备选方案的优劣次序;最后,通过算例分析及与其他方法的对比验证所提出方法的有效性.     

三方多策略式博弈系统的长期演化稳定均衡特性研究

演化博弈论(EGT)基于有限理性假设且更加贴近现实,近年来已在众多领域得到了初步应用.基于此,本文关注一类较为常见的三方多策略式演化博弈系统,尝试通过理论分析总结其长期演化稳定均衡(ESE)特性,并进行仿真验证研究.首先,研究了一般情形下的三方两策略对称与非对称演化博弈系统;然后,将其扩展到更复杂的三方三策略非对称演化博弈类型,并对其长期ESE特性进行了理论分析与动态仿真验证;进一步,对通用三方n-策略(n 1)非对称演化博弈的建模思路进行了阐述与总结,给出其收敛迭代的计算方法.研究过程中详细定义了各类演化博弈模型的相对净支付(RNP)参数.实验结果表明可通过一些外部因素适当调整RNP参数使各类系统朝着期望的长期ESE状态自发收敛.最后,进行了实例验证.本文研究模型、方法和所得结论具有一定普适性,旨在丰富EGT研究,尤其是三方多策略演化博弈问题研究,并为相关领域非完全理性人参与的行为决策问题研究提供一些思路和理论参考.     

突发公共卫生事件危机管理的进化博弈仿真

进化博弈从有限理性的个体出发,以群体为研究对象,能够很好的为突发公共卫生事件危机管理提供决策依据.从复杂适应系统的观点,尝试通过进化博弈理论来对突发公共卫生事件危机管理进行研究,并成功地运用swarm工具对进化博弈进行模拟.通过该模型模拟的一些实验结果对突发公共卫生事件危机管理者发生囚徒困境的破解提供数据分析,并提供政策建议,从而避免政府官员在危机中从个人理性出发的决策行为导致集体的非理性,而使危机管理陷入囚徒困境的怪圈.     

网络组织信息共享的演化博弈研究

根据管理系统工程理论,网络组织具有自主性、动态性、经济性和可扩展性等特点,针对当前网络组织信息共享研究的微观、静态等局限性,运用演化博弈理论方法,建立了一个网络组织信息共享机制的演化博弈模型,分析了网络信息节点共享的动态演变过程。研究结果表明,网络组织的演化方向与双方博弈的支付矩阵以及系统初始状态相关,信息共享产生的超额利润、初始成本、网络组织成员服务能力的差异及其贴现因子是影响网络组织信息共享演变的关键因素。     

博弈控制论简述

博弈控制论是近年来出现的博弈与控制的交叉学科,虽然它融合了博弈和控制双方的工具和方法,但无论从研究对象,研究方法与现有的结论看,它都不完全从属于经典博弈或经典控制的范畴,因此,是一个具有自身特色的新学术生长点.本文的目的是对这个新方向做一个简述介绍,内容包括:i)基于博弈的控制;ii)基于势博弈的优化;iii)博弈中的状态空间方法;iv)国内几个研究博弈控制论的团队.最后,对博弈控制论的未来做一展望.     

基于演化博弈论的功率控制和垂直切换研究

基于演化博弈论分别构建了无线资源管理中功率控制和垂直切换的形式化模型,设计了一种基于定价机制的功率控制收益函数,根据3GPP对无线通信业务的分类,将切换判决过程划分为4个不同层次,降低了切换决策的复杂性,定义了目标网络的代价函数,将网络参数划分为成本型参数和收益型参数两类,并对其进行归一化处理,实现了异构网络参数比较的公平性.证明了功率控制博弈和垂直切换博弈中存在唯一的演化稳定策略,给出了基于演化博弈论的功率控制算法和垂直切换方案.仿真结果表明,给出的功率控制算法减少了网络中隐终端的数目,提高了网络容量;垂直切换方案既可以减少切换发生的频率,增加网络选择的准确性,又使运营商与用户之间的利益得到平衡.     

基于多智能体建模的知识转移激励机制的演化博弈模型与仿真

虚拟企业盟员间的知识转移,能够增加盟员企业收益;盟主企业对盟员企业知识转移的激励行为,能够适当降低盟员企业知识转移的风险和成本,提高整个虚拟企业的知识收益。依据演化博弈理论及虚拟企业知识转移基本理论,采用复杂适应系统多智能(Multi-Agent)体的整体建模仿真方法,在NetLogo仿真平台上建立知识转移激励行为的演化博弈仿真模型,在不同的收益参数下对盟主企业的知识转移激励行为与盟员企业间知识转移进行演化博弈分析,得出盟主企业在针对盟员企业知识转移行为时应采取的策略。通过对虚拟企业知识转移激励机理的演化博弈分析,将有助于虚拟企业知识转移激励机制的建立。     

基于Agent网络化博弈的建模与分析

网络化博弈是一种研究社会网络、生物网络、信息网络及交易网络的重要方式.针对网络化博弈建模方法在网络拓扑结构、博弈模型、建模方式上存在的问题,提出一种基于Agent网络化博弈建模方式.以南京地区汽车品牌价格竞争现象为应用场景,将汽车品牌看作Agent个体,并基于现实网络复杂结构特征,引入"强竞争"和"弱竞争"概念,基于演...     

函数优化的量子竞争决策算法

基于量子进化算法和竞争决策算法及进化博弈论,提出一种新型优化算法——量子竞争决策算法。将量子个体作为博弈者参与到优化中,通过竞争力函数和决策函数及量子门更新,实现博弈者自学习和自优化的目的,利用叠加态等特性,提高竞争群体的多样性。通过对典型复杂函数的实验和与其他算法的比较,结果表明算法能有效避免局部最优,全局优化能力强。     

Genetic Search-Based Control

Control in intelligent systems which handle the optimizational decision support problems was considered. A new line of research, modeling of evolution and genetic search, was proposed for it. The main principles of evolution in artificial systems were studied. Strategies of interaction of the search methods and evolutionary modeling were presented. Nonstandard control architectures for solving the optimizational decision support problems were constructed, which enables one to parallelize the process of search of the optimizational decision support problems and obtain the set of local optima in a polynomial time. Complexity of the algorithms has a quadratic order.     

基于演化博弈的干部管理问题

为研究干部管理问题,借助演化博弈理论,建立党政主要领导和其他班子成员博弈的支付矩阵,从动态的角度来考察党政主要领导和其他班子成员在完成工作时策略的演化过程,利用复制动态方程求得党政主要领导和其他班子成员博弈的演化稳定策略.最后通过对该模型进行数值仿真,对比分析了在选择策略初始人群比例,奖励分配和过失承担几方面发生变化时...