第7章 管理系統(tǒng)模擬技術(shù)的新發(fā)展

1、.,管理系統(tǒng)模擬,華中科技大學(xué) 肖人彬 等 電子工業(yè)出版社，2008,高等學(xué)校信息管理示范教材,.,第7章 管理系統(tǒng)模擬技術(shù)的新發(fā)展,7.1 定性模擬 7.2 虛擬現(xiàn)實(shí) 7.3 分布交互式模擬 7.4 并行模擬技術(shù),.,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(shí)際系統(tǒng)過于復(fù)雜或知識不完備，無法構(gòu)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(jī)能力和算法的限制，對于復(fù)雜系統(tǒng)，定量方式的建模與模擬需要耗費(fèi)大量的時間和費(fèi)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(jié)果有時更符合人們的思維習(xí)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(xué)和定性模擬理論集成的產(chǎn)物。模糊數(shù)學(xué)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(xué)習(xí)的方法 基于歸納學(xué)習(xí)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(shù)來實(shí)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(yùn)用系統(tǒng)模擬、定性模擬、定性過程和模糊數(shù)學(xué)等技術(shù)，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(shí)現(xiàn)符號運(yùn)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(yùn)行的規(guī)律。 管理系統(tǒng)定性模擬是集成管理科學(xué)、模擬技術(shù)、人工智能、現(xiàn)代數(shù)學(xué)及計算機(jī)科學(xué)等領(lǐng)域的理論與技術(shù)的嶄新的現(xiàn)代化管理決策支持技術(shù)。,.,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(shù)細(xì)節(jié)驅(qū)動著現(xiàn)象，對參數(shù)進(jìn)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(diǎn)，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(diǎn)，適用于管理領(lǐng)域，在通常情況下能夠有效輔助管理人員進(jìn)行決策。 (4) 在某些管理領(lǐng)域，定性信息比定量信息顯得更為重要且實(shí)用。 (5) 運(yùn)用管理系統(tǒng)定性模擬可以有效探索和把握復(fù)雜管理系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)律。,.,7.1 定性模擬,四、管理系統(tǒng)定性模擬的研究進(jìn)展 國內(nèi)外有關(guān)管理系統(tǒng)中定性模擬方法應(yīng)用的代表性工作有： (1) 危機(jī)管理的定性模擬 。 (2) 風(fēng)險管理的定性模擬 。 (3) 經(jīng)濟(jì)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(jié)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(jié)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(shí),一、虛擬現(xiàn)實(shí)的概念 “虛擬現(xiàn)實(shí)”這一術(shù)語包含了以下三方面的含義： (1) 虛擬現(xiàn)實(shí)是一種基于計算機(jī)圖形學(xué)的多視點(diǎn)、實(shí)時動態(tài)的三維環(huán)境，這個環(huán)境可以是現(xiàn)實(shí)世界的真實(shí)再現(xiàn)，也可以是超越現(xiàn)實(shí)的虛構(gòu)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(shí)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(shí),一、虛擬現(xiàn)實(shí)的概念 虛擬現(xiàn)實(shí)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(shí),圖7.1 虛擬現(xiàn)實(shí)的“3I” 特性,二、虛擬現(xiàn)實(shí)的特性,.,7.2 虛擬現(xiàn)實(shí),三、虛擬現(xiàn)實(shí)模擬及其應(yīng)用 1. 虛擬現(xiàn)實(shí)與系統(tǒng)模擬 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)與系統(tǒng)模擬在某些實(shí)際功能上既相互補(bǔ)充又相互區(qū)別。 將虛擬現(xiàn)實(shí)與系統(tǒng)模擬有機(jī)結(jié)合起來，形成一種虛擬現(xiàn)實(shí)模擬系統(tǒng)，將兩類系統(tǒng)的特點(diǎn)結(jié)合成為一個有機(jī)體。,.,7.2 虛擬現(xiàn)實(shí),三、虛擬現(xiàn)實(shí)模擬及其應(yīng)用 2. 虛擬現(xiàn)實(shí)模擬 虛擬現(xiàn)實(shí)模擬是一門以系統(tǒng)科學(xué)、計算機(jī)科

8、學(xué)和概率論與數(shù)理統(tǒng)計學(xué)為主要基礎(chǔ)，結(jié)合各應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用中的實(shí)際需要，逐漸發(fā)展起來的新興技術(shù)。 3. 虛擬現(xiàn)實(shí)模擬系統(tǒng)的應(yīng)用,.,7.3 分布交互式模擬,一、分布交互式模擬的概念及特點(diǎn) 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(jī)。 (2) 模擬節(jié)點(diǎn)具有自治性 (3) 具有一個用來傳遞模擬數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，并且只傳遞對 象的狀態(tài)變化信息。 (4) 接收節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)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(diǎn)是： (1) 分布性 (2) 交互性 (3) 模擬性 (4) 實(shí)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(jié)構(gòu),圖7.2 基于HLA的模擬系統(tǒng)結(jié)構(gòu),.,7.3 分布交互式模擬,三、分布交互式模擬的關(guān)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(biāo)變換方法 (3) DIS的體系結(jié)構(gòu)研究,.,7.4 并行模擬技術(shù),運(yùn)用并行處理和分布式處理等技術(shù)來提高計算機(jī)模擬的速度。 并行模擬技術(shù)發(fā)展成為模擬領(lǐng)域的一個研究熱點(diǎn)。,.,7.4 并行模擬技術(shù),一、并行模擬的體系結(jié)構(gòu) (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(yīng)用實(shí)現(xiàn),.,7.4 并行模擬技術(shù),二、并行模擬的任務(wù)分配 1. 處理器負(fù)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(fù)荷平衡