复杂系统脆性理论及其理论框架的研究

论文摘要

随着社会的进步、科学技术的发展，我们所面对的控制对象也越来越复杂，因此对于复杂系统的研究成为了当前的研究热点。 复杂系统除了普遍认为所具有的开放性、复杂性、巨量性、进化与涌现性、层次性之外，还具有脆性，而且指出脆性作为复杂系统的一个基本特性是客观存在的。本论文以复杂系统作为研究对象，在所提出的脆性是复杂系统的一个基本特性的理论基础之上，综合现有的复杂系统脆性研究成果，深入研究脆性的定义、特点和模型的基础，研究复杂系统脆性的相关概念、理论。 首先，本文对复杂系统脆性的定义和特点进行研究。从材料力学领域关于脆性的定义出发，将其引申到复杂系统特性的研究中。复杂系统脆性重点强调崩溃的连锁效应，即由于复杂系统中的某一子系统的崩溃，引发的连锁的崩溃效应，会使整个复杂系统崩溃。以脆性定义为基础，分析了复杂系统脆性的基本特点。脆性具有以下的特点：隐藏性、伴随性、作用结果的表现形式的多样性、作用结果危害的严重性、子系统之间的非合作博弈关系是复杂系统脆性的一个根源、连锁性、延时性、整合性。由此，本文建立复杂系统脆性研究的理论框架。 其次，本文提出了具有普适性一般系统数学描述的复杂系统的定义。因为元胞自动机是模拟复杂性行为，研究复杂系统的一种有效的工具。它能通过简单的基元和简单的规则产生复杂现象，从而具有模拟复杂系统的能力。应用元胞自动机建立起了复杂系统脆性的几种常见脆性模型，进一步说明了复杂系统脆性的发生过程。对脆性源、脆性接收者、脆性过程所组成的脆性表现基本单元进行分析；以恶性传染病的传播为例，应用元胞自动机对复杂系统脆性发生的演化过程进行仿真。 再次，建立复杂系统脆性风险模型。建立脆性风险熵的概念并对复杂系

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的背景
• 1.2 研究的目的和意义
• 1.2.1 为国民经济建设稳定健康发展提供指导意见
• 1.2.2 为国防武器的装备提供指导意见
• 1.2.3 提高国家承受解决突发事件的能力
• 1.3 系统科学研究
• 1.4 复杂系统
• 1.4.1 复杂系统的定义及特性
• 1.4.2 复杂自适应系统
• 1.5 国内外相关领域的发展和研究状况
• 1.6 研究的对象和内容
• 1.6.1 研究的对象
• 1.6.2 研究的内容和方法
• 第2章 复杂系统的脆性理论综述
• 2.1 引言
• 2.2 复杂系统及其研究方法
• 2.3 复杂系统脆性的定义
• 2.4 复杂系统脆性的特点
• 2.5 复杂系统脆性与相关理论关系
• 2.5.1 复杂系统脆性与突变理论关系
• 2.5.2 复杂系统脆性与协同学关系
• 2.5.3 复杂系统脆性与可靠性的关系
• 2.5.4 复杂系统脆性与混沌
• 2.6 复杂系统脆性模型
• 2.6.1 多米诺骨骨牌模型
• 2.6.2 金字塔模型
• 2.6.3 倒金字塔模型
• 2.6.4 脆性的元胞自动机模型描述
• 2.7 复杂系统脆性的研究方法
• 2.7.1 复杂系统脆性联系函数
• 2.7.2 集对分析
• 2.7.3 脆性联系熵
• 2.7.4 复杂系统脆性与非合作博弈
• 2.8 复杂系统脆性理论框架
• 2.9 本章小结
• 第3章 复杂系统脆性统一模型的研究
• 3.1 引言
• 3.2 元胞自动机
• 3.2.1 元胞自动机简介
• 3.2.2 一维元胞自动机
• 3.2.3 二维元胞自动机
• 3.3 元胞自动机脆性模型研究
• 3.3.1 一维元胞自动机脆性模型研究
• 3.3.2 复杂系统脆性的二维元胞自动机模型
• 3.3.3 复杂系统脆性激发过程分析
• 3.4 复杂系统脆性仿真
• 3.4.1 元胞自动机仿真
• 3.4.2 非典型肺炎的脆性仿真
• 3.4.3 仿真结果分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 复杂系统脆性评价的研究
• 4.1 引言
• 4.2 基于突变级数法进行脆性评价
• 4.2.1 尖点突变级数法评价
• 4.2.2 燕尾突变级数法评价
• 4.3 复杂系统脆性风险评价
• 4.3.1 复杂系统脆性结构模型
• 4.3.2 脆性风险熵
• 4.3.3 脆性风险熵的性质
• 4.4 本章小结
• 第5章 独立分量分析在脆性理论中的应用
• 5.1 引言
• 5.2 独立分量分析原理
• 5.2.1 独立分量分析的发展简史
• 5.2.2 独立分量分析的定义
• 5.3 独立分量分析独立性的度量
• 5.3.1 非高斯性最大
• 5.3.2 互信息最小
• 5.3.3 非线性不相关
• 5.4 数据预处理
• 5.5 FastICA算法
• 5.6 数值仿真及结果分析
• 5.7 本章小结
• 第6章 煤矿系统内部脆性仿真
• 6.1 引言
• 6.2 中国煤矿生产现状
• 6.3 煤矿事故特点
• 6.4 事故系统
• 6.5 脆性仿真及结果分析
• 6.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 个人简历