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基于复杂网络(CN)的战时配送体系对抗模型研究

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作者:管理员。 TAGS:体系,对抗,模型,研究,配送,复杂,
  1、引言 纵观国内外作战建模研究,主要遵循两条技术路线:一种是传统的数学建模路线,主要运用线性规划、非线性规划、动态规划、博弈论、存储论和排队论等运筹方法,获取作战系统宏观参量之间的定量关系,而后仿真,揭示这些宏观量的演化轨迹与路线,进而对战局与结果作出解释与预测;另一种是基于Agent的作战模拟,它是以复
杂适应系统(CAS: Complex Adative System)理论为指导,通过构建微观主体自适应与进化模型,进而对战争的演化趋势与行为作出解释与推测。
  然而,信息化条件下的战争,是敌我双方体系与体系的对抗。无论传统的数学建模还是基于Agent的作战模拟,在发挥其各自优势的前提下,由于模型结构的限制,也存在着不足。近年来,随着复杂网络理论日益完善,基于复杂网络的体系对抗作战模拟逐步凸显。国外比较有影响的成果有Jeffery R.Cares(美国)的作战网络模型和A.H.Dekker(澳大利亚)的网络拓扑与军事效能研究,国内也有部分学者对复杂网络在军事方面的应用给予较大关注,但仍处于起步状态。复杂网络应用于应急军事物流配送体系对抗模型的研究方面还是首次。
2、复杂网络(CN)模型简介
  CN适合于对于大规模微观个体动态交互形成的复杂拓扑结构和网络演化行为的研究与分析。CN理论的发展经历了漫长的过程:CN起源于“哥尼斯堡七桥问题”(图1),“六度分离”假说的验证、“小世界现象”的发现和“Strength of Weak Ties”论文的发表,促进CN的发展,“Collective dynamics of ‘small-world’ networks”和“Emergence of scaling in random networks”的发表,开创了CN发展的新纪元。
  
   
  图1哥尼斯堡七桥问题简图
  典型的CN模型有:规则网络模型、随机网络模型、小世界网络模型、无标度网络模型、等级网络模型和局域世界演化网络模型。对于任何模型,刻画CN结构的统计特性的基本概念有:节点度与节点度分布、平均路径长度、聚类系数。其中,节点度反应节点在某种意义上的重要程度,节点度分布反应网络连接的类型;平均路径长度反应任意两个节点距离的远近;聚类系数反应节点的聚群特性。
3、配送体系网络的生成
  《现代汉语词典》将体系定义为:体系是若干有关事物或某些意识互相联系而构成的一个整体。实际上,“体系”的概念并无公认、统一的概念,国际上,既有军事领域的定义,又有商业领域的定义,还有教育领域的定义。我们这里采用
[论文网 lunwen.nangxue.com]网络中心战中的定义:体系是一个有多个复杂、独立的子系统构成的“大系统”,各子系统相互协作完成同一任务。由此可对配送体系的定义如下:
  定义1(配送体系):配送体系是由感知系统、指控系统、通信系统、调度系统构成的“大系统”,这些组分系统相互协作共同保证物质流的顺利进行。
  3.1配送体系网络与配送网络
  3.1.1定义
  研究配送体系对抗模型之前,首先应明确配送体系网络与配送网络之间的关系。结合定义1,可对配送体系网络定义如下:
  定义2(配送体系网络):配送体系网络是指对配送体系,运用图论的方法,从拓扑角度,将感知系统、指控系统、通信系统、调度系统抽象为节点,将这些实体间的信息交互抽象为边而得到的网络。该网络的功能是保证信息流畅通的前提下实现物质流的畅通。
  结合配送的定义,可将配送网络的定义如下:
  定义3(配送网络):配送网络是指以交通枢纽(汽车站、火车站、机场、港口、道路交叉点等)为节点,以交通枢纽间连通的道路为边而构成的网络。该网络的功能是保证道路畅通的前提下实现物质流的畅通。
  3.1.2区别与联系
  从以上定义可以看出,配送体系网络在某种意义上是一种关系网,节点之间相互影响,网络中的流体是信息,信息交互的畅通与否是检验网络可靠性的重要指标;配送网络中绝大多数节点之间相互独立,网络中的流体是物质,物质流的畅通与否是检验网络可靠性的重要指标。当然,两种网络又有相似之处:其一,应急军事物流活动中,二者都是动态的;其二,二者都具有小世界特性、高聚集性和度分布的幂律性。
  配送体系网络与配送网络密不可分,缺一不可。配送网络包含在体系网络之中,配送体系网络建立在配送网络基础之上,体系网络中信息流的内容都要受到配送网络状态的影响,反过来,高效畅通的信息流,指引物质流的方向。
  3.2配送体系网络的生成
  通过以上对体系网络和配送网络的分析,结合信息化战争条件下的军事运输保障机制,可得应急军事物流配送体系网络的动
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