Многоагентные системы в моделировании социально-экономических отношений : исследование поведения и верификация свойств с помощью цепей Маркова

• Автор: Зайцев, Иван Дмитриевич
• Шифр специальности: 05.13.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 142 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ

1 МУЛЬТИАГЕНТНЫЕ СИСТЕМЫ. ОБЗОР. ФОРМАЛИЗАЦИЯ

1.1 Основные термины и принципы построения

1.2 Области применения и примеры

1.3 Методы теоретического анализа

1.4 Программное обеспечение. Агентные платформы

1.5 Агентное моделирование. Системы с роевым интеллектом

1.6 Формальное описание

2 ИССЛЕДОВАНИЕ СЕМЕЙСТВА MAC С ПОМОЩЬЮ ЦЕПЕЙ МАРКОВА

2.1 Проведение аналогии с цепями Маркова

2.2 Нахождение эргодического распределения и анализ поведения MAC
2.3 Описание специализированной агентной платформы MASwarm
2.4 Примеры использования агентной платформы MASwarm
2.5 Сравнение с другими агентными платформами
3 МОДЕЛЬ РАЗВИТИЯ МЕЖДУНАРОДНОЙ ТРАНСПОРТНОЙ СЕТИ
3.1 Постановка задачи
3.2 Описание модели
3.3 Описание программного комплекса
3.4 Программный комплекс для анализа и визуализации результатов моделирования.
3.5 Моделирование развития Северного морского пути
3.6 Моделирование развития Международных Транспортных коридоров Евразии
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. ДОКАЗАТЕЛЬСТВА УТВЕРЖДЕНИЙ О ПОВЕДЕНИИ НЕКОТОРЫХ MAC
1. Модель Шелли 1га
2. Игра с логлинейным правилом выбора стратегии игроками
3. Локальный поиск. Алгоритм имитации отжига
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. СВИДЕТЕЛЬСТВО О РЕГИСТРАЦИИ ПРОГРАММЫ ДЛЯ ЭВМ
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. АКТ О ВНЕДРЕНИИ
ЛИТЕРАТУРА

Введение.
Агентный подход к представлению и реализации крупномасштабных систем становится всё более распространен в последнее время. Мультиагентные системы находят применение везде, где монолитное, централизованное, строго-иерархическое представление системы сталкивается с теми или иными проблемами. В последние десятилетия во многих областях наблюдаются подобные проблемы.
Так, при построении программных систем, ранее преобладающей формой была монолитная система, в последнее же время всё более актуальным становится использование разделение системы на модули и их параллельное и распределённое исполнение. В экономическом моделировании ранее преобладало оптимизационное моделирование, предполагавшее жёсткое подчинение отдельных экономических субъектов общей воле, выраженной неким центром, но сейчас всё большее распространение получают децентрализованные модели, учитывающие разнонаправленность интересов экономических субъектов и эгоистичность их поведения. Это связано как с процессами либерализации внутренней экономики ряда стран, так и децентрализацией международных связей, распада системы двух противоборствующих блоков.
Всё это делает актуальным использование мультиагентных систем в ряде практических областей. Параллельно с практическим внедрением идёт теоретический анализ принципов мультиагентных систем. В настоящее время существует множество различных подходов к анализу тех или иных свойств различных систем. Однако эти исследования, как правило, либо весьма общие, то есть касаются мультиагентных систем вообще, и их выводы имеют ограниченную ценность, либо относятся к конкретным примерам, реализациям мультиагентных систем, что не позволяет их использовать для анализа других систем и построения систем с заданными характеристиками.

Многие практические достижения мультиагентных систем остаются теоретически необоснованными, поскольку эти системы опираются либо на эвристические алгоритмы, либо на сложные для формальной проверки имитационные модели. Всё это повышает значимость теоретических исследований в области мультиагентных систем, выведения приёмов и методов, как обосновывающих использование существующих систем, так и задающих направление их улучшения и создания новых систем, обладающих определёнными свойствами.
Целью работы являлось:
- построение и реализация агентной модели развития транспортной сети в контексте исследования свойств мультиагентных систем и принципов их организации и функционирования;
- исследование мультиагентных систем на примере ряда экономических моделей и мультиагентных реализация алгоритмов оптимизации, их формализация;
- выделение общих методов построения и вопросов, касающихся их поведения;
- определение закономерностей, взаимосвязей между интересующими нас свойствами и параметрами, используемыми при задании МАС и их доказательство;
- применение полученных закономерностей для доказательства утверждений о свойствах существующих систем и построения новых.
В процессе исследования было выделено семейство МАС, включающее в себя различные важные системы и доказаны взаимосвязанность связи между характеристической функцией состояния системы и её поведением, а также проведена оценка распределения характеристической функции. Эти результаты позволяют значительно упростить процесс исследования конкретных систем.

реализованы просто как библиотечные функции, так что отнести всю систему следует именно к программным библиотекам.
Итак, преимущества и недостатки такой системы ясны сразу - богатая функциональность, с одной стороны, и необходимость детального изучения и использования дополнительных усилий на создание визуализации, с другой. Кроме того, непосредственно про JADE следует сказать, что она основывается на существующем стандарте мультиагентных систем, что, безусловно, делает работу с ней более упорядоченной, хотя, возможно, и загромождает ненужными действиями.
Также достоинством данной системы является возможность её распределённого исполнения, что позволяет решать задачи большой сложности, складывая мощности многих машин. Такой подход является особенно актуальным именно для мультиагентных систем, поскольку в нём модули, занятые собственно исполнением кода изначально автономны и слабо связаны между собой. В общем, система довольно большая и солидная, хотя её детальное изучение и займёт, видимо, много времени, но предоставляемые ею возможности незаменимы при решении сложных задач.
Итак, что касается отдельных библиотек, то они, во-первых, как правило, распространяются с исходным кодом, так что при желании в них даже можно внести изменения. Во-вторых, их использование не ограничивает нас в выборе подходов к решению задачи, заданию различных параметров. Что же касается отсутствия механизма визуализации — то тут надо отметить, что нужных нам средств визуализации нет и у решений, выполненных в виде отдельных сред разработки. Так что, вероятнее всего, всё равно придётся использовать, какие-то другие, сторонние средства. К тому же такие библиотеки весьма свободно распространяются.
Единственным существенным минусом при таком подходе остаётся, пожалуй, лишь необходимость детального изучения библиотеки. Однако использование самостоятельных систем не даст нам в этом особого