面向系統(tǒng)建模的模型集成介紹-閱讀頁
2025-07-03 02:35本頁面
【正文】 合；(9) 同一領(lǐng)域不同問題的不同模型類的兩個模型實例的接合；(10) 不同領(lǐng)域的不同問題的不同模型類的兩個模型實例的接合；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。這樣的偏序關(guān)系用于指導(dǎo)研究投入的分配是很謹慎的，因為功能集成不必像縱深集成那樣協(xié)調(diào)不同的模型類或?qū)嵗ｎ愋?810)可能沒有多少意義，因為多數(shù)基于模型的工作更多地關(guān)注模型的類。如果類型(45)的研究沒有顯著的進展時，類型(6)的研究也是很難深入的。 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)會議知識與決策支持系統(tǒng)主題中的一個分主題，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)的不同的理論與實踐問題。在模型實現(xiàn)過程中需要考慮 4 個原則：①模型數(shù)據(jù)的獨立性；②模型求解器的獨立性；③模型模板的獨立性；④元表達和元推理。這在理解、驗證和維護方面限制了模型的規(guī)模。如這些工具中有優(yōu)化模型、回歸模型，它們互有聯(lián)系。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]。AMPL 支持模型數(shù)據(jù)和求解器獨立，但不支持模板獨立。關(guān)系型建模語言則根據(jù)一些數(shù)學(xué)規(guī)劃模型擴展了數(shù)據(jù)庫中常用 SQL 語言。還有基于三種模型表達而發(fā)展的模型語言如結(jié)構(gòu)建模語言有 SML，邏輯建模語言 TEFA [17]和圖建模語言NETWORKS [8]。模型集成支持工具的發(fā)展緊隨技術(shù)進步，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)計的統(tǒng)一建模語言(unified modeling language –UML)等等。馬里蘭大學(xué)開發(fā)的集成建模工具箱(integrating modeling toolkit – IMT)是一個功能全面可擴展的集成建模環(huán)境，其中可定義并能共同使用模型組件，建模者可創(chuàng)建由 IMT agent 組成的 IMT 世界，這些 agent 在建模過程中完成各自的任務(wù)。下面我們討論如何實現(xiàn)模型集成。自上而下指一個對象被分解為基本的部件或模塊，并能夠按功能匯聚起來。該策略反映了一種對問題分而治之的集中機制。以企業(yè)集成為背景，多倫多虛擬企業(yè) TOVE (TOronto Virtual Enterprise)就是一個試圖包括企業(yè)集成眾多議題的一個項目 [19]，探討了許多問題，如是否存在一個通用企業(yè)模型(generic enterprise model)？它能否準(zhǔn)確定義？所有的知識都可以明確表達嗎？如何判別好的企業(yè)模型？組織會接受它們嗎？TOVE 的可重用表達是關(guān)于工業(yè)概念的本體化工程。顯然即使有模型集成工具，一個GEM 的生成是極為費時的。這種方法克服了因難于獲得一個標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)架構(gòu)而帶來的模型集成上的限制。分散式指建模者之間的協(xié)調(diào)不是中央控制的。在最近的一項研究中，Dolk 的分布式集成建模思路是將一個包含決策矩陣的數(shù)據(jù)倉庫、包含結(jié)構(gòu)化的決策模型的模型倉303 / 9庫和運用 UML 和基于組件的插件等相結(jié)合，以增強包括優(yōu)化、統(tǒng)計和其他建模模板的模型求解器的交叉表分析功能 [20]。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。這指的是對問題本身需要系統(tǒng)地思考。有關(guān)問題 ①和④超出了目前模型集成方法研究的范疇。重要的是弄清模型集成的目的（所要分析的系統(tǒng)） ，這需要對問題或系統(tǒng)的更深入和更廣泛的了解。系統(tǒng)思考即不再僅以還原論的觀點分析問題，而是采用系統(tǒng)的觀點。而東方的傳統(tǒng)思維有獨特之處 [2427]。下面介紹幾個目前有代表性的模型集成的工具。圖 1 為的 DOME 的體系結(jié)構(gòu)。DOME 目前的應(yīng)用有福特公司、美國海軍和一個全球可持續(xù)發(fā)展的項目。其中 RePast 吸收了前兩者的一些特點。這些工具廣泛應(yīng)用于社會和經(jīng)濟問題分析，如 SWARM 曾用于生態(tài)系統(tǒng)仿真 [29]。 DecisionNet DecisionNet 是一個 4 年（9599）的研究項目，由美國海軍研究生院的 ，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的 和德國 Humboldt 大學(xué)的 合作進行。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。在 DecisionNet 中有多種決策技術(shù)如數(shù)據(jù)集、模型實例、模型模板、算法、求解器、模型語言、建模系統(tǒng)和環(huán)境。獨立技術(shù)主要是供方開發(fā)的基于 web 的應(yīng)用，它們亦可以獨立于 DecisionNet 運行。 Bhargava 等實現(xiàn)了分別以 AMPL 和GAMS 建模環(huán)境的兩類 agent，包括了有關(guān)供方與用戶間談判的不同設(shè)計 [31]。DecisionNet 的一個應(yīng)用例子是在美國海軍研究生院實現(xiàn)的關(guān)于作戰(zhàn)模擬的 NPSNet。模型集成類圖 2305 / 9型的應(yīng)用領(lǐng)域是復(fù)雜問題集中的經(jīng)濟與可持續(xù)發(fā)展、水資源與環(huán)境管理、軍事系統(tǒng)分析等領(lǐng)域。5 結(jié)束語建模是一項幾乎遍布于任何領(lǐng)域的活動。作為 DSS 核心的模型管理的擴展，模型集成的研究因信息技術(shù)的進步和人們探索復(fù)雜問題的深入而演化得更豐富多彩，成為名副其實的活躍交叉研究領(lǐng)域。但這很快變成瓶頸，因為關(guān)系型模型表達和操縱機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。出現(xiàn)了三個有代表性的學(xué)派，以 Geoffrion 為代表的結(jié)構(gòu)建模，以 Jones 為代表的圖建模和以 Kimbrough 等為代表的邏輯建模。模型集成的實現(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)注于社會組織等“剪不斷，理還亂”的復(fù)雜因素。信息技術(shù)的進步對近期模型集成的發(fā)展起到了加速的作用，但復(fù)雜系統(tǒng)建模仍然需要新的視角。而對復(fù)雜問題的認識是一個學(xué)習(xí)漸進的過程，這樣對敏捷的模型集成的要求
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