多个体系统理论  012M5001H

学期:2017—2018学年(春)第二学期 | 课程属性:专业普及课 | 任课教师:韩靖,刘志新
授课时间: 星期二, 第5、6、7节
授课地点: 教1-125
授课周次: 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16
课程编号: 012M5001H 课时: 40 学分: 3.0
课程属性: 专业普及课 主讲教师:韩靖,刘志新
英文名称: Multi-Agent Systems

教学目的、要求

本课程为系统理论学科各专业博士、硕士研究生的专业课,同时也可作为复杂系统相关领域研究生的选修课。多个体系统理论有广泛的应用背景,体现了复杂系统的主要特征,多个体系统建模已经成为复杂系统的主要建模方式。多个体系统研究涉及几乎所有自然科学领域甚至经济、社会科学研究的基础,属于复杂系统的最重要的研究领域。但多个体系统的研究仍处于不成熟的阶段,还没有统一和成熟的理论体系,目前国际上尚无系统权威的完整教材,因此这门课将根据当时的研究发展,及时修改和补充最新的研究成果,与时俱进。通过本课程的学习,希望学生:1)学习多个体系统的特点,通过具体实例学习如何建立多个体系统模型;2)认识和理解多个体系统的集体行为,并能掌握集体行为分析的一些工具和方法,包括计算机模拟方法。

预修课程

教 材

主要内容

第1-6学时(第一周):(教学重点与难点)
第一章 多个体系统的基本概念和方法
个体系统的特征,集体行为的概念,计算机模拟方法(NetLogo),统计物理等
第1学时:系统科学的内涵与外延
第2学时:多个体系统的定义及典型特征
第3学时:群体行为的定义及特征
第4学时:计算机模拟方法(NetLogo)简介
第5学时:平均场理论
第6学时:基于Agent的建模理论与方法

第7-12学时(第二周):(教学重点与难点)
第二章 网络化系统
复杂网络的基本知识(小世界模型,无标度网络等),网络动力学理论与方法
第7学时:复杂网络的基本概念
第8学时:随机网络
第9学时:小世界网络
第10学时:无标度网络
第11学时:网络同步的理论与方法
第12学时:牵制控制的理论与方法

第13-18学时(第三周):(教学重点与难点)
第三章 动态网络系统
Vicsek模型及其同步分析,分布式系统的设计,集体行为的干预
第13学时:Boid模型
第14学时:Vicsek模型及其同步分析
第15学时:Couzin-Levin模型及其演化模型
第16学时:分布式系统的设计
第17学时:群体行为的干预
第18学时:群体行为的调控

第19-24学时(第四周):(教学重点与难点)
第四章 适应性
自适应控制,复杂自适应系统,遗传算法,元胞自动机和人工生命等
第19学时:自适应控制的基本理论与方法
第20学时:复杂自适应系统
第21学时:遗传算法及其应用
第22学时:GP算法及其应用
第23学时:元胞自动机
第24学时:人工生命

第25-30学时(第五周):(教学重点与难点)
第五章 博弈
博弈论基础,多人可重复囚徒困境等
第25学时:博弈论基础
第26学时:纳什均衡
第27学时:种群博弈
第28学时:多人可重复囚徒困境
第29学时:网络博弈的基本理论与方法
第30学时:博弈论的典型应用

第31-36学时(第六周):
第六章 非线性科学与复杂多个体系统前沿
第31学时:混沌与分析
第32学时:混沌控制与反控制
第33学时:大数据
第34学时:复杂网络的结构可控性
第35学时:复杂网络的可观性
第36学时:网络科学与工程中的前沿科学问题

第37-38学时(第七周):
期末总复习习题课

第39-40学时:
期末考试

参考文献

1. 约翰・霍兰著,《涌现:从混沌到有序》,陈禹译,上海科学技术出版社,2006 年7月。
2. SFI Complex Systems Summer School教材:
http://www.santafe.edu/education/ schools-complex-systems-summer-schools.php
3. Melanie Mitchell. A Guided Tour. Oxford University Press: New York, NY, 2009.
4. Boccara, Nino. Modeling complex systems. Springer Verlag, 2004.