Разработка метода проектирования многоагентных имитационных моделей на основе формализма машин абстрактных состояний

• Автор: Набиуллин, Олег Ривхатович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 144 с. : ил.

Содержание
Введение.

Актуальность проблемы

Цель диссертационной работы

Задачи работы

Методы исследования1 О

Научная новизна.

Практическая ценность.

Результаты, выносимые на защиту.

Обоснованность и достоверность результатов.

Апробация результатов работы

Публикации
Структура и объем работы
Основное содержание работы
1 Многоагентное имитационное моделирование
1.1 Аналитический обзор литературы с точки зрения имитационных
экспериментов.
1.1.1 Обзор наиболее распространеных программных каркасов для многоагентного
моделирования.
1.2 Сравнение производительности систем и .
1.2.1 Результаты.
1.2.2 Погрешность измерения
1.3 Распределенные вычисления
1.4 Выводы и определение задач работы
1.4.1 Обоснование необходимости новой разработки.
1.4.2 Постановка задачи
2 Моделирование имитационных систем
2.1 Использование исполняемых моделей
2.1.1 Машины действий
2.1.2 Машины абстрактных состояний.
2.1.3 Методология
2.1.4 Использование сервисы .
2.1.5 Модель.
2.1.6 Исследование модели
2.1.7 Заключение.
2.2 Итеративный подход к созданию и анализу сложных агентных
моделей
2.2.1 Проверка гипотез.
2.3 Распределенные вычисления
2.3.1 Создание виртуальной среды взаимодействия
2.4 Агентный подход
2.4.1 Агенты.
2.4.2 Сообщения
2.4.3 События
2.4.4 Пробинг опрос состояния
2.4.5 Наблюдатели агрегаторы.
2.4.6 Асинхронность
2.4.7 Кодогенерация
2.4.8 Сравнение агентного и объектного подходов
3 Архитектура программного комплекса.
3.1 Программная архитектура
3.2 Архитектура
3.3 Трансляция исполняемых спецификаций
3.4 Используемые библиотеки и технологии.
3.4.1 .
3.4.2
3.4.3 АСЕ
3.4.4 .
3.4.5 i
3.5 Прототип.
3.5.1 vi
3.5.2 vi
3.5.3 ii vi.
3.5.4 ii vi.
3.5.5 ii
3.5.6 Принцип работы
3.6 Анализ архитектуры.
3.6.1 Достоинства
3.6.2 Недостатки.
3.6.3 Выводы и перспективы развития
4 Практическое применение прототипа и метода .
4.1 Применение .
4.2 Тестовая модель .
4.2.1 Реализация графики.
4.2.2 Сравнение производительности прототипа.
4.3 Модель i
4.3.1 Теория обучения
4.3.2 Описание математической модели.
4.3.3 Исполняемая модель.
5 Заключение.
5.1.1 Перспективы развития.
5.1.2 Основные результаты
Литература


Предметом исследования является применение исполняемых поведенческих спецификаций к многоагентному имитационному моделированию. Метод разработки ориентирован на профессионалов, создающий многоагентные имитационные системы, моделирующие системы с ограниченной сложностью, в частности социально-экономические системы. Для таких многоагентных систем характерно сложное внутреннее состояние агентов и асинхронное взаимодействие. Разработка метода итеративного создания многоагентных имитационных моделей на основе применения математических моделей с использованием формализма машин абстрактных состояний. Разработка и анализ программной архитектуры, позволяющей реализовывать эффективные многоагентные комплексы и поддерживающей разработанный метод. Разработка программного каркаса (framework), и инструментальных средств, реализующих предложен ную архитектуру. Создание прототипа распределенной высокопроизводительной системы многоагентного моделирования. Апробация предложенного метода, и программных решений в ходе моделирования социально-экономического сценария. При изучении и анализе программной архитектуры использовались методы системного, анализа. В построении алгоритмов моделирования применялся формализм машин абстрактных состояний (ASM - [ j). Формальное описание программной архитектуры и динамики создаваемого ПО проводилось с использованием языка UML. Реализация была выполнена на языках C++, Python, AsmL. С#, Cord. Предложены новый метод формальной спецификации и алгоритмы автоматической верификации многоагентных имитационных комплексов, отличающиеся от аналогов применением исполняемых спецификаций на на основе математического формализма машин действий. Предложены алгоритмы автоматизированной генерации программного кода многоагентных имитационных комплексов, отличающиеся от аналогов использованием формальной модели в виде машины действий. В поддержку предложенного метода разработана оригинальная сервис-ориентированная архитектура высокопроизводительного распределенного программного комплекса имитационного многоагентного моделирования, отличающаяся от существующих представлением отдельных компонентов программного комплекса (процессов) в виде композиции сервисов. Представленные в диссертации результаты использованы в ряде проектов и позволяют научно обоснованно решать важные задачи, возникающие при создании распределенных программных комплексов, такие как выбор алгоритмов функционирования и структур программной реализации,- разработка средств взаимодействия с программными компонентами, а также инструментальных средств проектирования самих программных комплексов. Разработаны инструменты в составе программного комплекса для имитационного моделирования, позволяющие проводить анализ поведения многоагентных имитационных моделей. В соответствии с предложенной архитектурой создана программная реализация серверного компонента программного комплекса имитационного моделирования, позволяющая организовывать распределенные многоагентные эксперименты. Разработан механизм трансляции исполняемых спецификаций многоагентных имитационных моделей, описанных на языке С#, в программный код на языке С++. Новый метод формальной спецификации и автоматической верификации многоагентных имитационных комплексов с использованием исполняемых спецификаций на основе формализма машин абстрактных состояний. Оригинальная программная архитектура высокопроизводительного многоагентного программного комплекса. Архитектура, алгоритмы и программная реализация инструментов в составе программного комплекса для создания и анализа многоагентных имитационных экспериментов. Результаты практической аппробации, подтверждающие применимость предложенного метода и программной архитектуры. Совокупность полученных в работе и выносимых на защиту теоретических и практических результатов решает важную научную и прикладную задачу в части создания теоретического, методологического, алгоритмического и модельного обеспечения процессов проектирования и реализации сложных вычислительных экспериментов.