6-系统仿真概述汇总优秀PPT.ppt

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1、运作系统仿真简介1 系统仿真概述系统仿真概述任海英任海英运作系统仿真简介2 1.仿真的概念仿真的概念为什么用仿真?仿真在运作系统中的应用仿真软件介绍2.多智能体和基于多智能体的仿真多智能体和基于多智能体的仿真NetLogo仿真实例运作系统仿真简介3 引子引子墨子中的仿真墨子中的仿真墨子墨子 公输第五十公输第五十1.子墨子见王，曰：子墨子见王，曰：“今有人于此，舍其文轩，邻有敝今有人于此，舍其文轩，邻有敝舆，而欲窃之；舍其锦绣，邻有短褐，而欲窃之；舍舆，而欲窃之；舍其锦绣，邻有短褐，而欲窃之；舍其粱肉，邻有糠糟，而欲窃之。此为何若人？其粱肉，邻有糠糟，而欲窃之。此为何若人？”王曰：王曰：“必为窃

2、疾矣。必为窃疾矣。”子墨子曰：子墨子曰：“荆之地，方五千里，荆之地，方五千里，宋之地，方五百里，此犹文轩之与敝舆也；荆有云梦，宋之地，方五百里，此犹文轩之与敝舆也；荆有云梦，犀兕麋鹿满之，江汉之鱼鳖鼋鼍为天下富，宋所为无犀兕麋鹿满之，江汉之鱼鳖鼋鼍为天下富，宋所为无雉兔狐狸者也，此犹粱肉之与糠糟也；荆有长松、文雉兔狐狸者也，此犹粱肉之与糠糟也；荆有长松、文梓、楩楠、豫章，宋无长木，此犹锦绣之与短褐也。梓、楩楠、豫章，宋无长木，此犹锦绣之与短褐也。臣以三事之攻宋也，为与此同类，臣见大王之必伤义臣以三事之攻宋也，为与此同类，臣见大王之必伤义而不得。而不得。”王曰：王曰：“善哉！虽然，公输盘为我为云

3、梯，善哉！虽然，公输盘为我为云梯，必取宋。必取宋。”任氏曰：任氏曰：“此回合子墨子用此回合子墨子用“类比类比”、“同构同构”，未，未成。成。”运作系统仿真简介4 引子引子墨子中的仿真（续）墨子中的仿真（续）2.于是见公输盘，子墨子解带为城，以牒为械，公输盘于是见公输盘，子墨子解带为城，以牒为械，公输盘九设攻城之机变，子墨子九距之，公输盘之攻械尽，九设攻城之机变，子墨子九距之，公输盘之攻械尽，子墨子之守圉有余。子墨子之守圉有余。公输盘诎，而曰：公输盘诎，而曰：“吾知所以距吾知所以距子矣，吾不言。子矣，吾不言。”子墨子亦曰：子墨子亦曰：“吾知子之所以距我，吾知子之所以距我，吾不言。吾不言。”楚王问

4、其故，子墨子曰：楚王问其故，子墨子曰：“公输子之意，公输子之意，不过欲杀臣。杀臣，宋莫能守，可攻也。然臣之弟子不过欲杀臣。杀臣，宋莫能守，可攻也。然臣之弟子禽滑厘等三百人，已持臣守圉之器，在宋城上而待楚禽滑厘等三百人，已持臣守圉之器，在宋城上而待楚寇矣。虽杀臣，不能绝也。寇矣。虽杀臣，不能绝也。”楚王曰：楚王曰：“善哉！吾请善哉！吾请无攻宋矣。无攻宋矣。”任氏赞曰：任氏赞曰：“此回合子墨子祭出仿真之利器，或为世此回合子墨子祭出仿真之利器，或为世界最早之作战模拟，乃界最早之作战模拟，乃不战而屈人之兵不战而屈人之兵，壮哉！，壮哉！”运作系统仿真简介5 Two parking spacesCars

5、arrive every 30 min.The First car arrives at minute 5Dinners take 70 min.Simulate for 100 min.一个服务系统的例子一个服务系统的例子运作系统仿真简介6 Two parking spacesCars arrive every 30 min.The First car arrives at minute 5Dinners take 70 min.Simulate for 100 min.TimepkQpkS5356575951001344111222223330手工仿真手工仿真运作系统仿真简介7 仿真的概念

6、仿真的概念仿真：就是仿照或模拟实际系统，在我们的学科中通仿真：就是仿照或模拟实际系统，在我们的学科中通常以计算机为工具。常以计算机为工具。也称为模拟，英文都是也称为模拟，英文都是Simulation应用范围很广，我们主要介绍仿真在工业和服务业的应用范围很广，我们主要介绍仿真在工业和服务业的运作系统中的应用运作系统中的应用仿真具有强大的运用潜力仿真具有强大的运用潜力几项对美国大企业的调查显示，应用在工作中的管理几项对美国大企业的调查显示，应用在工作中的管理科学方法中，仿真仅次于统计分析，排在第科学方法中，仿真仅次于统计分析，排在第2位位运作系统仿真简介8 多姿多彩的仿真多姿多彩的仿真电脑游戏电脑

7、游戏:斗争斗争,谋略谋略,生活和竞技游戏都是仿真程序生活和竞技游戏都是仿真程序系统动力学也是一种仿真程序，主要用微分方程组进系统动力学也是一种仿真程序，主要用微分方程组进行建模和积分（属于连续系统仿真）行建模和积分（属于连续系统仿真）Monte Carlo仿真：仿真：Leclerc曾用曾用Monte Carlo模拟法模拟法估算圆周率，技术经济学中也用模拟来计算困难项目估算圆周率，技术经济学中也用模拟来计算困难项目的收益分布（属于离散事务仿真）的收益分布（属于离散事务仿真）元胞自动机元胞自动机(CA)：用空间网格中的细胞模拟空间演化：用空间网格中的细胞模拟空间演化基于主体的计算经济学基于主体的计

8、算经济学(ACE)：股市仿真、期货市场仿：股市仿真、期货市场仿真、经济的非均衡模型真、经济的非均衡模型Swarm,JADE等多主体仿真平台：当前最时尚的仿真等多主体仿真平台：当前最时尚的仿真运作系统仿真简介9 与仿真有关的概念与仿真有关的概念探讨运作系统的目的：探讨运作系统的目的：理解理解评价评价改进改进设计设计限制限制干脆探讨系统干脆探讨系统“试点试点”方法方法干脆探讨系统的问题干脆探讨系统的问题在实际中常常不行能做到在实际中常常不行能做到系统不存在系统不存在打乱系统正常运行打乱系统正常运行成本高成本高有紧急有紧急运作系统仿真简介10 与仿真有关的概念与仿真有关的概念模型模型与干脆探讨系统本

9、身相比，探讨系统的与干脆探讨系统本身相比，探讨系统的“模型模型”通常通常更简洁、更快速、更廉价、更平安更简洁、更快速、更廉价、更平安缺点：主要是模型的有效性问题缺点：主要是模型的有效性问题模型的分类模型的分类物理模型物理模型例子：地球仪、墨子和公输盘的攻城模例子：地球仪、墨子和公输盘的攻城模型型文字模型文字模型例子：描写风景的散文、黔之驴例子：描写风景的散文、黔之驴图形模型图形模型例子：例子：SWOT，五力模型、供求曲线，五力模型、供求曲线数学模型（也叫逻辑模型）数学模型（也叫逻辑模型）例子：例子：E=mc2运作系统仿真简介11（数学）仿真的引入（数学）仿真的引入数学模型的优点数学模型的优点比

10、概念模型更加精确比概念模型更加精确比物理模型更省钱、适用面更广比物理模型更省钱、适用面更广数学模型的困难数学模型的困难有很多数学模型无法得到精确的解答有很多数学模型无法得到精确的解答数据搜集量大、采集有困难数据搜集量大、采集有困难模型的真实性模型的真实性(validity)问题问题答案：仿真！答案：仿真！运作系统仿真简介12 系统、模型和仿真概念总结系统、模型和仿真概念总结系统真实系统改进度量建模物理模型数学/逻辑模型精确求解仿真求解静态/动态连续/离散确定/随机文字模型图形模型仿真最擅长求解困难、动态和随机问题运作系统仿真简介13 仿真在运作系统中的应用仿真在运作系统中的应用模拟现有生产或服

11、务流程，找到改进效率的方法模拟现有生产或服务流程，找到改进效率的方法增加生产率增加生产率防止用户等待时间过长，提高办事效率防止用户等待时间过长，提高办事效率削减库存费用，降低生产和服务成本削减库存费用，降低生产和服务成本降低物流费用，提高物流运转效率降低物流费用，提高物流运转效率优化交通限制，缓和城市交通拥堵优化交通限制，缓和城市交通拥堵电力资源调配，削减拉闸限电电力资源调配，削减拉闸限电对新的生产和服务系统进行设计对新的生产和服务系统进行设计新建机场的容量和设施设计新建机场的容量和设施设计新工艺的可行性分析新工艺的可行性分析新的生产系统（例如新的生产系统（例如JIT系统）的参数设计系统）的参

12、数设计运作系统仿真简介14 仿真在管理中的其他应用仿真在管理中的其他应用可以用来进行困难财务决策问题的风险分析可以用来进行困难财务决策问题的风险分析模拟动态和困难的金融市场，探讨投资者、消息面等模拟动态和困难的金融市场，探讨投资者、消息面等因素对资本价格的影响因素对资本价格的影响模拟社交网络中个体行为规则，探讨信息和价值的转模拟社交网络中个体行为规则，探讨信息和价值的转移或增值移或增值模拟创新组织、创新系统或战略网络中各个主体之间模拟创新组织、创新系统或战略网络中各个主体之间的相互关系，探讨组织、学问、技术以及主体关系的的相互关系，探讨组织、学问、技术以及主体关系的演化规律演化规律供应链中企业

13、的竞争和协调关系可以用博弈论探讨，供应链中企业的竞争和协调关系可以用博弈论探讨，但是动态、同时地探讨多个企业间的关系可能须要用但是动态、同时地探讨多个企业间的关系可能须要用仿真方法仿真方法运作系统仿真简介15 仿真探讨的步骤仿真探讨的步骤仿真的步骤仿真的步骤1.调查系统，明确仿真目的2.搜集和分析数据3.建立逻辑模型4.编写仿真程序5.调试程序6.设计仿真试验、运行程序7.检验分析仿真结果8.提出系统改进方案以上步骤不是一成不变的以上步骤不是一成不变的运作系统仿真简介16 计算机仿真语言计算机仿真语言通用语言仿真通用语言仿真(FORTRAN，C等等)速度慢、简洁出错速度慢、简洁出错灵敏性强灵敏

14、性强语言扩展包和库语言扩展包和库SWARM是一个大型的多主体仿真对象和方法库是一个大型的多主体仿真对象和方法库Repast,Ascape,JADE,ABLE,NetLogo等都是多智等都是多智能体仿真语言平台能体仿真语言平台Matlab仿真软件包有一些强大的仿真平台仿真软件包有一些强大的仿真平台计算表格计算表格(如如Excel)通常是静态的通常是静态的常用于财务、金融风险分析等方面的仿真常用于财务、金融风险分析等方面的仿真运作系统仿真简介17 计算机仿真语言计算机仿真语言专用仿真语言专用仿真语言GPSS,SIMSCRIPT,SLAM,SIMAN用仿真专用语法写成，象用仿真专用语法写成，象C语言

15、那样一行行编写语言那样一行行编写较难驾驭，通用性较差较难驾驭，通用性较差“高级高级”仿真软件仿真软件电子游戏、虚拟现实等电子游戏、虚拟现实等用户友好的界面，便于运用用户友好的界面，便于运用但用户自行定义和扩展的实力特殊有限但用户自行定义和扩展的实力特殊有限较受应用领域的限制较受应用领域的限制运作系统仿真简介18 计算机仿真语言计算机仿真语言现代商用仿真软件现代商用仿真软件Arena,Extend,Simul8,Promodel等等通常具有良好的用户界面和直观的建模方式通常具有良好的用户界面和直观的建模方式有良好的与其他软件交换数据功能有良好的与其他软件交换数据功能具有具有“低层低层”编程实力编

16、程实力,以适应各种特殊的仿真要求以适应各种特殊的仿真要求有系统参数优化功能有系统参数优化功能具有相当广的应用领域和较强的通用性（但也不是万具有相当广的应用领域和较强的通用性（但也不是万能的）能的）本课程只简洁介绍多智能体仿真平台NetLogo运作系统仿真简介19 1.仿真的概念仿真的概念为什么用仿真?仿真在运作系统中的应用仿真软件介绍2.多智能体和基于多智能体的仿真多智能体和基于多智能体的仿真NetLogo仿真实例运作系统仿真简介20 1.智能体的概念智能体的概念1Russell et al.s Definition of Intelligent AgentsIn artificial int

17、elligence,an intelligent agent(IA)is an autonomous entity which observes through sensors and acts upon an environment using actuators(i.e.it is an agent)and directs its activity towards achieving goals(i.e.it is rational)Agent 主体*，也译作智能体、代理体，也有不翻译的artificial intelligence 人工智能；autonomous 自治的；sensor 传

18、感器；actuator 效应器；rational 理性的；i.e.也就是说*注：计算机科学技术名词（其次版）,科学出版社,2002运作系统仿真简介21 1.智能体的概念智能体的概念智能体的另一经典定义智能体的另一经典定义2概念概念:“Agent是处在某个环境中的计算机系统，该系是处在某个环境中的计算机系统，该系统有实力在这个环境中自主行动以实现其设计目标。统有实力在这个环境中自主行动以实现其设计目标。”性质性质反应性：感知环境并对其进行响应以实现它们的设计反应性：感知环境并对其进行响应以实现它们的设计目标目标预动性：可以由目标引导主动的行为预动性：可以由目标引导主动的行为社会行为实力：可以与其

19、他社会行为实力：可以与其他Agent进行交互，以满足进行交互，以满足它们的设计目标它们的设计目标分类（按人类思维层次分类（按人类思维层次3）纯反应式纯反应式agent（如空调）（如空调）形象思维形象思维agent抽象思维抽象思维agent混合混合agent相关概念：对象、过程、函数、专家系统相关概念：对象、过程、函数、专家系统运作系统仿真简介22 1.What are agents?Properties of agents（我的看法）（我的看法）基本性质基本性质Can observe environment with sensorsCan act on environment with act

20、uatorsNormally have a goal or goals 目的性目的性中级性质中级性质 Autonomy 自治性自治性Interaction with other agents 交互性交互性Learning or adaptiveness 学习实力或适应性学习实力或适应性高级性质高级性质Self consciousness,emotion,will(意志意志),abstract thinking,etc.运作系统仿真简介23 1.What are agents?Examples of agents初等主体An air conditionerAn automatic washing

21、 machine 中等主体A software agent(like web crawlers)An animal(even if it is only a fly or an ant)高等主体A personA companyAn organization运作系统仿真简介24 1.What are agents?Structure of agentsA simple reflex agent运作系统仿真简介25 1.What are agents?Structure of agentsA model-based reflex agent运作系统仿真简介26 1.What are agents

22、?Structure of agentsA model-based goal-based agent运作系统仿真简介27 1.What are agents?Structure of agentsA model-based utility-based agent运作系统仿真简介28 1.What are agents?Structure of agentsA general learning agent运作系统仿真简介29 2.多智能体系统多智能体系统多智能体系统多智能体系统(multi-agent system,MAS)概念概念2：由多个智能体组成，可以用于解决单个智能：由多个智能体组成，可

23、以用于解决单个智能体无法或很难解决的问题。（不好的定义）体无法或很难解决的问题。（不好的定义）体系结构分类体系结构分类层级式层级式(hierarchical)（有人不把这类系统纳入（有人不把这类系统纳入MAS）分布式分布式(distributed)困难适应系统困难适应系统(complex adaptive system,CAS)现实中的系统往往是上述体系结构的混合形式现实中的系统往往是上述体系结构的混合形式例如，一个公司往往是层级式结构，但由公司组成的例如，一个公司往往是层级式结构，但由公司组成的关于体系结构分类，学术界还没有统一的看法。分布关于体系结构分类，学术界还没有统一的看法。分布式系统

24、是最被认可的多智能体系统式系统是最被认可的多智能体系统运作系统仿真简介30 多智能体系统的三种体系结构比较多智能体系统的三种体系结构比较层级式系统层级式系统分布式系统分布式系统CAS例子例子军队军队联合国联合国自由竞争市场自由竞争市场是否具有整体是否具有整体设定的目标设定的目标有有有有无无智能体个体的智能体个体的目标目标是整体目标的是整体目标的分解分解以个体目标为以个体目标为重，兼顾整体重，兼顾整体只有个体目标只有个体目标智能体之间的智能体之间的关系关系上下级关系为上下级关系为主，主，控制控制关系关系平级平级(p2p)为主，为主，合作合作关系关系兼有兼有合作合作,对抗对抗,竞争竞争等关系等关系

25、系统功能的实系统功能的实现现自顶向下自顶向下高效高效地实现地实现自下而上自下而上稳健稳健地实现地实现自下而上自下而上涌现涌现运作系统仿真简介31 CAS的的7个基本元素个基本元素4Holland教授在其名著隐秩序一书中概括了教授在其名著隐秩序一书中概括了cas的的7个基本要素个基本要素(4特性质，特性质，3个机制个机制)四特性质四特性质聚集聚集(aggregation):cas涌现出来的整体特征涌现出来的整体特征如蚂蚁通过集体合作找到食物如蚂蚁通过集体合作找到食物非线性非线性(nonlinearity)：困难性：困难性(突变、混沌、分叉等突变、混沌、分叉等)的根源的根源蚂蚁找食的结果和经过不是

26、唯一的，而且受蚂蚁特性蚂蚁找食的结果和经过不是唯一的，而且受蚂蚁特性影响很大影响很大流流(flows):agent之间的相互作用之间的相互作用在蚂蚁找食中，蚂蚁靠广播和接收信息素来进行通讯在蚂蚁找食中，蚂蚁靠广播和接收信息素来进行通讯多样性多样性(diversity):也是困难性的根源也是困难性的根源蚂蚁虽然都具有相像的特征和功能，存在个体差异。蚂蚁虽然都具有相像的特征和功能，存在个体差异。这与传统的以这与传统的以“代表性个体代表性个体”来代替全部个体的思想大来代替全部个体的思想大相径庭相径庭运作系统仿真简介32 CAS的的7个基本元素个基本元素4三个机制三个机制标识标识(tags)：是：是a

27、gent的特征的特征,也是涌现整体特性的也是涌现整体特性的基本要素基本要素例如蚂蚁释放的信息素浓度引导蚁群向食物源靠近例如蚂蚁释放的信息素浓度引导蚁群向食物源靠近内部模型内部模型(internal models):agent的行为机制的行为机制例如蚂蚁依据信息素浓度不同移动的规则。还有就是例如蚂蚁依据信息素浓度不同移动的规则。还有就是蚂蚁用信息素找食物，而人用眼睛甚至更好的工具来蚂蚁用信息素找食物，而人用眼睛甚至更好的工具来找食物找食物组件组件(building blocks):agent为了生成内部模型，为了生成内部模型，必需将环境和必需将环境和/或所在系统进行分类，进而编码或所在系统进行分

28、类，进而编码蚂蚁将环境分为食物源和非食物源，对信息素浓度也蚂蚁将环境分为食物源和非食物源，对信息素浓度也可以进行编码可以进行编码运作系统仿真简介33 Holland眼中的适应性眼中的适应性agent4三个基本特征三个基本特征绩效系统绩效系统(performance system,或译执行系统或译执行系统)奖惩分派奖惩分派(credit assignment，或译信用分派，或译信用分派)规则发觉规则发觉(rule discovery)运作系统仿真简介34 基于基于CAS构建仿真模型的要点构建仿真模型的要点每个每个CAS系统都是由主体或智能体系统都是由主体或智能体(人、组织等人、组织等)和客和客体

29、体(物体、事务物体、事务)构成，并具有确定的功能构成，并具有确定的功能主体具有生命性、差异性、目标性、适应性、学习性主体具有生命性、差异性、目标性、适应性、学习性总之具有智能性的行为，而行为有确定规则总之具有智能性的行为，而行为有确定规则客体的特性具有个体差异性客体的特性具有个体差异性主体之间、客体之间及主客体之间存在困难的相互关主体之间、客体之间及主客体之间存在困难的相互关系，形成困难的网络，相互关系由确定制度系，形成困难的网络，相互关系由确定制度(institution)确定确定全部主客体、行为、特性、关系、规则、制度都是可全部主客体、行为、特性、关系、规则、制度都是可变的，并受环境影响，

30、而且大都受偶然因素的影响变的，并受环境影响，而且大都受偶然因素的影响运作系统仿真简介35 3.NetLogo仿真平台仿真平台适合进行适合进行CAS的建模的建模特色特色跨平台：可在跨平台：可在Mac,Windows,Linux等平台运行并复现等平台运行并复现结果结果语言：完全可编程，语言结构简洁语言：完全可编程，语言结构简洁 界面直观，实现便利界面直观，实现便利移动主体（海龟）在由静态主体（瓦片）组成的网格移动主体（海龟）在由静态主体（瓦片）组成的网格上移动上移动 主体之间可以创建链接，形成聚集、网络和图主体之间可以创建链接，形成聚集、网络和图用用2维或维或3维模式查看模型，可伸缩、可旋转矢量图

31、形维模式查看模型，可伸缩、可旋转矢量图形 界面构建，包括按钮、滑动条、开关、选择器、监视界面构建，包括按钮、滑动条、开关、选择器、监视器、文本框、注解、输出区、绘图系统器、文本框、注解、输出区、绘图系统主体监视器用来监视和限制主体主体监视器用来监视和限制主体 行为空间行为空间(BehaviorSpace)工具用来从多次运行中收集工具用来从多次运行中收集数据数据系统动力学建模系统动力学建模运作系统仿真简介36 4.A NetLogo Simulation Example*The backgroundHave you ever been to a big party in which most p

32、eople you dont know well?Did you notice that some groups were formed and group members might change from time to time?Have you ever thought about how these groups are formed and changed?In some parties,people unknowingly form groups with someone similar to themselves.If they find too many“different”

33、people in a group,they tend to leave the group for a better one.*注 NetLogo User Manual,Page 21运作系统仿真简介37 In the end,most people would stay in the groups which they feel comfortableNote that this process is not organized,but“emerged”(涌现)from individual behaviorThe NetLogo program “Party.nlogo”models

34、this kind of phenomena,using gender(性别)to form groups运作系统仿真简介38 Interface 界面界面Party 动画总人数和初始人群数初始化,一次选择,多次异性比例超过了25%,不happy了，得走!显示happy的人数显示单性别的人群数目运作系统仿真简介39 系统初始化：系统初始化：Setup 叮嘱叮嘱点击“Setup”只有2人happy单性别的人群有1个初始化规则：70个人随机地进入10个人群Ticks 0运作系统仿真简介40 系统运行：系统运行：Go-Once用户叮嘱用户叮嘱点击“Go-once”有7人happy单性别的人群变为0个

35、主体行为规则：凡是不happy的人都走到相邻的人群，但方向随机，也不预料结果Ticks 1运作系统仿真简介41 系统反复运行：系统反复运行：Go用户叮嘱用户叮嘱点击“Go”全部70人都happy单性别的人群变为10个结果，最终大家都找到了happy的人群！这就是看不见的手：个体的局部调整行为导致系统整体的演化Ticks 11运作系统仿真简介42 Try,Observe and Think1.Try adjusting“number”,“num-groups”and“tolerance”,and see what happens2.Under what condition can we avoi

36、d the situation that all final groups are all single-sex?3.Can you give some suggestions to improve the model so that it can reflect reality better?运作系统仿真简介43 5.Introduction to NetLogo ModelsSample Model:Wolf Sheep Predation Open the Models Library from the File menu.Find Wolf Sheep Predation from C

37、urricular Models and press Open.运作系统仿真简介44 Wolf Sheep Predation:The Story一个生态系统由狼、羊和草组成一个生态系统由狼、羊和草组成设系统是时间离散的，每个时期间没有事务设系统是时间离散的，每个时期间没有事务零时刻，有羊零时刻，有羊100只，狼只，狼50只，草量约只，草量约1250片，都分片，都分布在布在5050的草地格上。的草地格上。每个时期，每只羊和狼先后向邻格移动一步，羊将所每个时期，每只羊和狼先后向邻格移动一步，羊将所在格的那片草吃掉在格的那片草吃掉(假如有假如有)，狼再将随机的一只羊吃，狼再将随机的一只羊吃掉，各增

38、长确定能量，然后活的羊或狼按繁殖率生育。掉，各增长确定能量，然后活的羊或狼按繁殖率生育。然后每片草依据生长期确定是否长成。然后每片草依据生长期确定是否长成。羊和狼初始能量支配：平均为进一次食所获能量羊和狼初始能量支配：平均为进一次食所获能量能量管理：移动耗能为能量管理：移动耗能为1，生产消耗自身能量一半；假，生产消耗自身能量一半；假如能量如能量 0则死亡则死亡运作系统仿真简介45 The Model InterfaceCommandSliderSwitchMonitorPlotView运作系统仿真简介46 The Model Interface是否显示动物能量？是否显示动物能量？模型中是否考虑

39、草？模型中是否考虑草？草长成的周期数草长成的周期数=30初始时羊的数量初始时羊的数量初始时狼的数量初始时狼的数量羊吃羊吃1块草获能量块草获能量狼吃狼吃1只羊获能量只羊获能量每只狼的繁殖率每只狼的繁殖率每只羊的繁殖率每只羊的繁殖率羊、狼和草随时间羊、狼和草随时间的动态变更图的动态变更图运作系统仿真简介47 Setup运行速度运行速度更新视图更新视图?视图设置视图设置运作系统仿真简介48 让我们依据直觉来预料结果让我们依据直觉来预料结果1.假如在故事中，草恒久吃不完，结果如何？假如在故事中，草恒久吃不完，结果如何？2.假如依据故事中的情形，结果如何？假如依据故事中的情形，结果如何？3.假如在故事中

40、，草生长很慢（假如在故事中，草生长很慢（30100）？）？4.假如在故事中，羊吃一片草获得的能量增加，从假如在故事中，羊吃一片草获得的能量增加，从4变变到到20？变到？变到30？运作系统仿真简介49 一些观测到的结果（一些观测到的结果（Runtime）当草这种环境资源供应足够时当草这种环境资源供应足够时(羊恒久吃不完草羊恒久吃不完草)，狼，狼和羊的平衡是不稳定的，不是狼灭亡而羊无限繁殖，和羊的平衡是不稳定的，不是狼灭亡而羊无限繁殖，就是狼羊同归于尽就是狼羊同归于尽运作系统仿真简介50 一些观测到的结果（一些观测到的结果（2）当草资源定期生长时，狼、羊、曹三者的平衡比较稳当草资源定期生长时，狼、

41、羊、曹三者的平衡比较稳定，不易出现定，不易出现“灾难性灾难性”后果后果运作系统仿真简介51 一些观测到的结果（一些观测到的结果（3）当草生长很慢时，狼由于吃不到足够的羊而首先灭亡，当草生长很慢时，狼由于吃不到足够的羊而首先灭亡，而羊却活了下来而羊却活了下来运作系统仿真简介52 一些观测到的结果（一些观测到的结果（4）当羊吃一片草获得更多能量时，结果可能是出人意料当羊吃一片草获得更多能量时，结果可能是出人意料的！（左图：一片草增加羊的！（左图：一片草增加羊20个能量；右图：个能量；右图：30）可见：现实的结果具有困难性和不确定性运作系统仿真简介53 6.Introduction to NetLo

42、go CommandsSample Model:Traffic Basic Open the Models Library from the File menu.Open Traffic Basic,found in the Social Science section and press Open.Patch 网格（瓦片，非活动网格（瓦片，非活动agent）Turtle 海龟（活动海龟（活动agent）Observer（视察者）（视察者）Link（连接）（连接）运作系统仿真简介54 Commands on InterfaceIf we type command:All patches tur

43、n yellowChange observer to turtles and type“set color brown”Commands on InterfaceAll turtles turn brownCommands on InterfacePatches should use“pcolor”;Turtles use“color”Right click a turtle and inspect itNow type“set color pink”here and see what happensIn command line,type“ask turtle 0 set color bla

44、ck In command line,type“ask patch 0 0 set pcolor blue Patches dont have“who”number,use“xcor ycor”instead.运作系统仿真简介60 7.Introduction to NetLogo ProceduresWe have touched the interface and some commands,but the real heart of a NetLogo model is“procedure”,namely the“code”tabAll four types of agents can

45、run NetLogo commands.All four can also run procedures.A procedure combines a series of NetLogo commands into a single new command that you define Now lets build up new codes gradually!运作系统仿真简介61 7.Introduction to NetLogo Procedures问题问题1：How to create 100 turtles and place them randomly in the space?

46、to setup clear-all create-turtles 100 setxy random-xcor random-ycor reset-ticksend 代码阅读简洁代码阅读简洁像英语一样像英语一样清空全部变量和输出结果清空全部变量和输出结果创立创立100个海龟个海龟设置随机坐标设置随机坐标重置仿真钟重置仿真钟Setup 子程序代码子程序代码再在再在Interface上创建一个按钮上创建一个按钮“Setup”，点击运行！，点击运行！上页运行结果上页运行结果问题问题2 2：怎样让每个海龟都随意移动一步？：怎样让每个海龟都随意移动一步？运作系统仿真简介63 7.Introduction

47、 to NetLogo Proceduresto go move-turtles tick end to move-turtles ask turtles right random 360 forward 1 end 答案答案再在再在Interface上创建一个按钮上创建一个按钮”go”调用子程序调用子程序仿真钟仿真钟+1让全部海龟让全部海龟向右转向右转 随机角度随机角度前进一步前进一步运作系统仿真简介64 7.Introduction to NetLogo Procedures假如在假如在”go”的按钮上点右键、编辑，的按钮上点右键、编辑，选择选择“循环执行循环执行”，则可以重复执行，则可以

48、重复执行go，即海龟不断地游走，即海龟不断地游走问题问题3 3：怎样给海龟增加绿草作为背景？：怎样给海龟增加绿草作为背景？运作系统仿真简介65 7.Introduction to NetLogo Proceduresto setup-patches ask patches set pcolor green end 答案：在答案：在Setup子程序中增加一子程序中增加一个子程序个子程序setup-patches让全部网格的让全部网格的颜色都变绿颜色都变绿留意留意“-”“-”连接符两边没有空格，连接符两边没有空格，而而 A-B A-B 等运算符必需有空格等运算符必需有空格运作系统仿真简介66 7.

49、Introduction to NetLogo Procedures问题问题4 4：如何让海龟吃这些绿草，增加能量，绿草削减？：如何让海龟吃这些绿草，增加能量，绿草削减？to go move-turtles eat-grass tickend 其中其中energy是是turtle自定义属性自定义属性须要在程序起先定义：须要在程序起先定义：turtles-own energy 答案：在答案：在go子程序增加一个子程序子程序增加一个子程序eat-grassto eat-grass ask turtles if pcolor=green set pcolor black set energy ene

50、rgy+10 end 运作系统仿真简介67 7.Introduction to NetLogo Procedures问题问题5 5：如何让海龟移动时削减能量？：如何让海龟移动时削减能量？答案：在答案：在move-turtles子程序增加子程序增加:to move-turtles ask turtles right random 360 forward 1 set energy energy-1 end 用用 set energy(energy 1)也行也行运作系统仿真简介68 7.Introduction to NetLogo Procedures结果，草很快就要被吃完了结果，草很快就要被吃完