第7章 管理系統(tǒng)模擬技術的新發(fā)展

1、.,管理系統(tǒng)模擬,華中科技大學 肖人彬 等 電子工業(yè)出版社，2008,高等學校信息管理示范教材,.,第7章 管理系統(tǒng)模擬技術的新發(fā)展,7.1 定性模擬 7.2 虛擬現(xiàn)實 7.3 分布交互式模擬 7.4 并行模擬技術,.,7.1 定性模擬,一、定性模擬的概念 定性模擬(Qualitative Simulation)是相對傳統(tǒng)的定量模擬(Quantitative Simulation)而言的。 定性模擬的意義： (1) 實際系統(tǒng)過于復雜或知識不完備，無法構造出系統(tǒng)的精確定量模型。 (2) 客觀對象的許多知識具有模糊性、不確定性，難于量化；定性模擬則能有效處理這些定性知識。,.,7.1 定性模擬,一

2、、定性模擬的概念 定性模擬的意義： (3) 由于計算機能力和算法的限制，對于復雜系統(tǒng)，定量方式的建模與模擬需要耗費大量的時間和費用，有時甚至不可能求解；而定性模擬有可能提供求解途徑。 (4) 定性模擬的結果有時更符合人們的思維習慣，易于理解。 (5) 定性模擬能夠提供有效的智能控制手段。,.,7.1 定性模擬,二、定性模擬理論的分類 1. 樸素物理方法 興起于一些人工智能專家對樸素物理系統(tǒng)的定性推理研究，比較有影響的有：de Kleer和Brown提出的基于流的理論，F(xiàn)orbus的定性過程理論，Kuipers基于約束的用定性微分方程描述的定性模擬理論。,.,7.1 定性模擬,二、定性模擬理論的

3、分類 2. 模糊模擬方法 模糊模擬方法是模糊數(shù)學和定性模擬理論集成的產(chǎn)物。模糊數(shù)學方法可以解決模型信息與測量數(shù)據(jù)的不確定性，所以，在定性理論中一般用來作為一種描述手段。,.,7.1 定性模擬,二、定性模擬理論的分類 3. 基于歸納學習的方法 基于歸納學習的方法（又稱歸納推理法）是定性模擬的一個新方向，它起源于通用系統(tǒng)理論，主要是利用通用系統(tǒng)問題求解技術來實現(xiàn)定性模擬。,.,7.1 定性模擬,三、管理系統(tǒng)定性模擬的概念 管理系統(tǒng)定性模擬就是綜合運用系統(tǒng)模擬、定性模擬、定性過程和模糊數(shù)學等技術，通過集成管理系統(tǒng)內(nèi)、外部知識和信息，建立可推理的定性模型，用非數(shù)字化手段處理輸入、建模、行為分析和輸出等

4、過程，實現(xiàn)符號運算和定性推理，分析和描述管理系統(tǒng)的行為，探索管理系統(tǒng)運行的規(guī)律。 管理系統(tǒng)定性模擬是集成管理科學、模擬技術、人工智能、現(xiàn)代數(shù)學及計算機科學等領域的理論與技術的嶄新的現(xiàn)代化管理決策支持技術。,.,7.1 定性模擬,三、管理系統(tǒng)定性模擬的概念 管理系統(tǒng)定性模擬的作用： (1) 眾多管理系統(tǒng)往往是由許多不清楚的技術細節(jié)驅動著現(xiàn)象，對參數(shù)進行詳盡估計的數(shù)據(jù)不存在或無法獲取，無法建立管理系統(tǒng)的定量分析模型，只能借助定性模擬。 (2) 許多管理對象的知識和信息具有不完備性、不確定性的特點，且難于量化，而管理系統(tǒng)定性模擬能夠有效處理這些定性知識和信息。,.,7.1 定性模擬,三、管理系統(tǒng)定性

5、模擬的概念 管理系統(tǒng)定性模擬的作用： (3) 定性模擬具有常識性智能推理和信息需求量小的特點，適用于管理領域，在通常情況下能夠有效輔助管理人員進行決策。 (4) 在某些管理領域，定性信息比定量信息顯得更為重要且實用。 (5) 運用管理系統(tǒng)定性模擬可以有效探索和把握復雜管理系統(tǒng)的運行規(guī)律。,.,7.1 定性模擬,四、管理系統(tǒng)定性模擬的研究進展 國內(nèi)外有關管理系統(tǒng)中定性模擬方法應用的代表性工作有： (1) 危機管理的定性模擬 。 (2) 風險管理的定性模擬 。 (3) 經(jīng)濟市場行為的定性模擬 。 (4) 群體行為的定性模擬 。,.,7.1 定性模擬,五、定性模擬的發(fā)展展望 定性模擬理論在定量與定性

6、結合的模擬方法、模型分解方法、并行定性模擬方法等方向上有較大的發(fā)展空間 ： (1) 采用定量與定性結合的模擬方法。 (2) 采用模型分解方法。 (3) 采用并行定性模擬方法。,.,7.2 虛擬現(xiàn)實,一、虛擬現(xiàn)實的概念 “虛擬現(xiàn)實”這一術語包含了以下三方面的含義： (1) 虛擬現(xiàn)實是一種基于計算機圖形學的多視點、實時動態(tài)的三維環(huán)境，這個環(huán)境可以是現(xiàn)實世界的真實再現(xiàn)，也可以是超越現(xiàn)實的虛構世界； (2) 用戶可以通過人的視、聽、觸等多種感官，直接以人的自然技能和思維方式與所投入的環(huán)境交互； (3) 在操作過程中，人是以一種實時數(shù)據(jù)源的形式沉浸在虛擬環(huán)境中的行為主體，而不僅僅是窗口外部的觀察者。,.

7、,7.2 虛擬現(xiàn)實,一、虛擬現(xiàn)實的概念 虛擬現(xiàn)實具備以下特征： (1) 立體感的視覺效果 (2) 在虛擬環(huán)境中的存在感 (3) 多感知性 (4) 閉環(huán)的交互方式 (5) 動態(tài)的顯示,.,7.2 虛擬現(xiàn)實,圖7.1 虛擬現(xiàn)實的“3I” 特性,二、虛擬現(xiàn)實的特性,.,7.2 虛擬現(xiàn)實,三、虛擬現(xiàn)實模擬及其應用 1. 虛擬現(xiàn)實與系統(tǒng)模擬 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)與系統(tǒng)模擬在某些實際功能上既相互補充又相互區(qū)別。 將虛擬現(xiàn)實與系統(tǒng)模擬有機結合起來，形成一種虛擬現(xiàn)實模擬系統(tǒng)，將兩類系統(tǒng)的特點結合成為一個有機體。,.,7.2 虛擬現(xiàn)實,三、虛擬現(xiàn)實模擬及其應用 2. 虛擬現(xiàn)實模擬 虛擬現(xiàn)實模擬是一門以系統(tǒng)科學、計算機科

8、學和概率論與數(shù)理統(tǒng)計學為主要基礎，結合各應用領域的技術特點和應用中的實際需要，逐漸發(fā)展起來的新興技術。 3. 虛擬現(xiàn)實模擬系統(tǒng)的應用,.,7.3 分布交互式模擬,一、分布交互式模擬的概念及特點 一個DIS系統(tǒng)具有以下基本特征： (1) 不存在中心控制計算機。 (2) 模擬節(jié)點具有自治性 (3) 具有一個用來傳遞模擬數(shù)據(jù)的標準協(xié)議，并且只傳遞對 象的狀態(tài)變化信息。 (4) 接收節(jié)點負責將接收的原始數(shù)據(jù)變成“感知數(shù)據(jù)”。,.,7.3 分布交互式模擬,分布交互式模擬的主要特點是： (1) 分布性 (2) 交互性 (3) 模擬性 (4) 實時性 (5) 集成性,.,7.3 分布交互式模擬,二、分布交互

9、式模擬的體系結構,圖7.2 基于HLA的模擬系統(tǒng)結構,.,7.3 分布交互式模擬,三、分布交互式模擬的關鍵問題 (1) Dead Reckoning算法 (2)模擬對象的位置、姿態(tài)表示方法及坐標變換方法 (3) DIS的體系結構研究,.,7.4 并行模擬技術,運用并行處理和分布式處理等技術來提高計算機模擬的速度。 并行模擬技術發(fā)展成為模擬領域的一個研究熱點。,.,7.4 并行模擬技術,一、并行模擬的體系結構 (1) 并行計算操作系統(tǒng) (2) 并行模擬內(nèi)核 (3) 并行模擬支持環(huán)境 (4) 應用實現(xiàn),.,7.4 并行模擬技術,二、并行模擬的任務分配 1. 處理器負荷平衡原則 (1)單個處理器的有效工作時間平衡 (2) 各處理器的工作量負荷平衡