面向系統(tǒng)建模的模型集成介紹(存儲(chǔ)版)
【正文】 主持的最早由美國國家科學(xué)基金和福特公司資助的一個(gè)項(xiàng)目，它提供了一個(gè)分布式建模環(huán)境，其中包括異質(zhì)數(shù)據(jù)圖 1 DOME 的架構(gòu)304 / 9庫、模型和工具，注冊(cè)用戶可從中獲得或提供與其領(lǐng)域相關(guān)的仿真資源，進(jìn)行協(xié)同工作，評(píng)價(jià)不同方案 [28]。它們不是一下子能夠解決，需要經(jīng)過一個(gè)邊學(xué)習(xí)邊思考循序漸進(jìn)的過程，這正是系統(tǒng)思考流派的學(xué)者所倡導(dǎo)的?；ヂ?lián)網(wǎng)具備這兩種特色。這時(shí)綜合的模型最為重要，決定集成的成敗或者集成后系統(tǒng)的性能。Agent 技術(shù)為系統(tǒng)建模和 IME 的發(fā)展提供了新的契機(jī)。GAMS 支持求解器獨(dú)立，但不支持模型數(shù)據(jù)或模板獨(dú)立。IME 可加快模型集成的過程，主要用于模型集成的快速實(shí)現(xiàn)。顯然，456 和 78910；這里表示更容易研究?？v深集成合成兩個(gè)以上的模型以創(chuàng)建一個(gè)新的模型；新模型采用同樣的表達(dá)方式。允許訪問模型的全部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是極為復(fù)雜的。這種描述和操縱模型的方式在使用可視化程序設(shè)計(jì)技術(shù)時(shí)特別有利于模型的實(shí)現(xiàn)。但自那以后直到 2022 年的 7 年間很少有深刻或全面的文章，研究似乎處于低潮。20 世紀(jì) 70 年代中期數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展開始成熟，人們借鑒數(shù)據(jù)管理上的方法實(shí)現(xiàn)模型管理。但模型集成不僅僅囿于單純地建立模型間的連接，它與系統(tǒng)建模過程緊密聯(lián)系。怎樣實(shí)現(xiàn)模型集成？本文總結(jié)了 3 種方法，自上而下，自下而上和系統(tǒng)方法。當(dāng)問題既不尋常又少見，有必要尋求多方意見而綜合考慮，這是對(duì)系統(tǒng)建模中模型集成的一個(gè)很通俗的解釋。知識(shí)表達(dá)可以是專家系統(tǒng)知識(shí)庫中的邏輯形式，亦可以是各種分析形式的表達(dá)。而具體實(shí)現(xiàn)時(shí)“模型集成”被視為創(chuàng)建模型的一個(gè)目標(biāo)。本文集中討論模型集成，它源于考慮這樣的問題：面對(duì)新問題沒有現(xiàn)成模型時(shí)，系統(tǒng)建模者如何利用已有資源（模型和經(jīng)驗(yàn)）而構(gòu)建一個(gè)關(guān)于問題的描述模型，以深入探索？2 模型集成與集成式建模環(huán)境 模型表達(dá)在過去的十幾年間模型管理的主要成就體現(xiàn)在模型表達(dá)，有三個(gè)主要流派：結(jié)構(gòu)建模、邏輯建模和圖建模。這是從技術(shù)角度根據(jù)傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)語言考慮的。文[11]則是過程集成方面的先驅(qū)性的工作，其中也討論了從組織視角和實(shí)現(xiàn)視角等方面的考察。典型的如指定某些已有模型的輸出是另外一些模型的輸入但需要明確模型運(yùn)算的順序。類型(810)可能沒有多少意義，因?yàn)槎鄶?shù)基于模型的工作更多地關(guān)注模型的類。這在理解、驗(yàn)證和維護(hù)方面限制了模型的規(guī)模。關(guān)系型建模語言則根據(jù)一些數(shù)學(xué)規(guī)劃模型擴(kuò)展了數(shù)據(jù)庫中常用 SQL 語言。下面我們討論如何實(shí)現(xiàn)模型集成。顯然即使有模型集成工具，一個(gè)GEM 的生成是極為費(fèi)時(shí)的。分布式人工智能和多 agent 技術(shù)為自底向上的策略提供了技術(shù)支持。系統(tǒng)思考即不再僅以還原論的觀點(diǎn)分析問題，而是采用系統(tǒng)的觀點(diǎn)。DOME 目前的應(yīng)用有福特公司、美國海軍和一個(gè)全球可持續(xù)發(fā)展的項(xiàng)目。它得到美國陸軍研究辦、陸軍人工智能研究中心和 DAPRA 的資助。DecisionNet 的一個(gè)應(yīng)用例子是在美國海軍研究生院實(shí)現(xiàn)的關(guān)于作戰(zhàn)模擬的 NPSNet。但這很快變成瓶頸，因?yàn)殛P(guān)系型模型表達(dá)和操縱機(jī)制上的精巧遮掩了系統(tǒng)建模的復(fù)雜的領(lǐng)域背景，而后者正是系統(tǒng)建模的主要關(guān)注點(diǎn)。而對(duì)復(fù)雜問題的認(rèn)識(shí)是一個(gè)學(xué)習(xí)漸進(jìn)的過程，這樣對(duì)敏捷的模型集成的要求更高了。模型集成的實(shí)現(xiàn)一般采用自上而下或自下而上，而系統(tǒng)方法的導(dǎo)入更體現(xiàn)對(duì)問題本身的全面思考從而有助于綜合系統(tǒng)建模，特別是越來越多地關(guān)注于社會(huì)組織等“剪不斷，理還亂”的復(fù)雜因素。5 結(jié)束語建模是一項(xiàng)幾乎遍布于任何領(lǐng)域的活動(dòng)。獨(dú)立技術(shù)主要是供方開發(fā)的基于 web 的應(yīng)用，它們亦可以獨(dú)立于 DecisionNet 運(yùn)行。這些工具廣泛應(yīng)用于社會(huì)和經(jīng)濟(jì)問題分析，如 SWARM 曾用于生態(tài)系統(tǒng)仿真 [29]。下面介紹幾個(gè)目前有代表性的模型集成的工具。有關(guān)問題 ①和④超出了目前模型集成方法研究的范疇。分散式指建模者之間的協(xié)調(diào)不是中央控制的。該策略反映了一種對(duì)問題分而治之的集中機(jī)制。模型集成支持工具的發(fā)展緊隨技術(shù)進(jìn)步，如軟件集成提高了支持模板集成的建模環(huán)境的可行程度，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)特別是分布式計(jì)算觸發(fā)了新一代的模板集成，還有軟件工程領(lǐng)域基于面向?qū)ο蟮姆治雠c設(shè)計(jì)的統(tǒng)一建模語言(unified modeling language –UML)等等。代數(shù)建模語言是一種提高建模效率的工具，較有名的有 GAMS[15]和 AMPL[16]。 集成建模環(huán)境自 1988 年以來集成建模環(huán)境(integrated modeling environment)就是夏威夷國際系統(tǒng)科學(xué)會(huì)議知識(shí)與決策支持系統(tǒng)主題中的一個(gè)分主題，討論包括模型管理方面所有的論題并圍繞決策支持建模有關(guān)的不同的理論與實(shí)踐問題。以下為 10 種可能的集成類型（其中兩個(gè)指兩個(gè)或兩個(gè)以上）：(1) 兩個(gè)建模領(lǐng)域的接合；(2) 一個(gè)建模領(lǐng)域中兩個(gè)問題的接合；(3) 不同建模領(lǐng)域中兩個(gè)問題的接合；(4) 同一領(lǐng)域同一問題的兩個(gè)模型類的接合；(5) 同一領(lǐng)域不同問題的兩個(gè)模型類的接合；(6) 不同領(lǐng)域和問題的兩個(gè)模型類的接合；(7) 同一領(lǐng)域同一問題同一模型類的兩個(gè)模型實(shí)例的接合；(8) 同一領(lǐng)域同一問題不同模型類的兩個(gè)模型實(shí)例的接合；(9) 同一領(lǐng)域不同問題的不同模型類的兩個(gè)模型實(shí)例的接合；(10) 不同領(lǐng)域的不同問題的不同模型類的兩個(gè)模型實(shí)例的接合；其中類型（13）的集成由于涉及建模領(lǐng)域和問題的混雜屬于病態(tài)結(jié)構(gòu)問題，只有當(dāng)其他類型的集成討論清楚后才好深入討論。Geoffrion 從結(jié)構(gòu)建模的角度對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)/過程集成對(duì)模型集成方式作了一種劃分：縱深301 / 9(deep)集成和功能 (functional)集成 [12]。這時(shí)模型不再被視為黑盒子，而是玻璃盒子。圖建模(graph grammars)將模型比喻為圖，從而提供了一種形象化的模型表達(dá)方式 [8]。而模型集成逐漸不再視為模型管理的一支，它已涵蓋模型創(chuàng)建任務(wù)中的所有問題。模型的增多，就有一個(gè)管理以提高效率的問題。多個(gè)模型的組織是模型集成所考慮的問
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