基于复杂适应系统理论的食物链建模与仿真

论文摘要

食物链是生态系统的重要组成部分和存在形式。食物链的研究对理解生态系统的性质和规律,解决生态问题具有重要的作用。食物链是典型的复杂系统,传统的研究方法具有很大的局限性。复杂系统理论的发展,特别是复杂适应系统理论和方法的出现,为食物链的研究开辟了新的途径。本文首先基于复杂适应系统理论,建立了一个食物链基本模型。该模型采用比较典型的草原生态系统中的食物链作为建模对象。模型由环境、植物主体、草食动物主体、肉食动物主体以及主体之间、主体和环境之间的行为交互规则组成。模型的环境是草原,其中生存着植物和各种动物主体。这些动植物主体通过捕食关系构成食物链。通过对各种动植物主体的属性和行为规则的抽取和建模,该模型尽量全面的反映各种食物链的普遍属性。然后使用Java编程技术,在Swarm仿真平台上实现了模型。该模型的实现仿真平台中,可以方便的定制食物链中生物的种类、数量及相互关系,从而模拟现实中不同组成和结构的食物链。该实现平台可通过图形界面对模型仿真进行控制和设置,并将仿真的相关状态和数据以图形化方式输出。然后使用该模型对不同组成和结构的食物链进行了仿真。仿真结果较好的反映了现实食物链的一些性质和现象。通过模型仿真,从定性层面观察和分析了食物链的种群数量动态,以及食物链的组成及结构与食物链的宏观性质之间的关系。为了更好的反映食物链的进化特征,在基本模型的基础上,探索性的构建了食物链初步的个体进化模型和整体进化模型。仿真结果能反映现实食物链进化的一些特征。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 选题背景及研究意义
• 1.2 国内外研究动态
• 1.2.1 复杂系统研究和应用
• 1.2.2 食物链研究概况
• 1.3 本文的工作
• 第二章 复杂适应系统理论及其研究方法
• 2.1 复杂适应系统理论
• 2.1.1 复杂适应系统理论的核心思想
• 2.1.2 复杂适应系统的属性、概念和机制
• 2.1.3 复杂适应系统的主要特点
• 2.1.4 复杂适应系统的研究方法-基于主体的建模与仿真
• 2.2 SWARM 仿真平台
• 2.2.1 Swarm 概述
• 2.2.2 Swarm 的工作原理
• 2.2.3 Swarm 结构
• 2.2.4 使用Swarm 建模仿真
• 第三章 基于复杂适应系统的食物链基本模型
• 3.1 食物链模型基本描述
• 3.2 食物链基本模型
• 3.2.1 环境
• 3.2.2 主体及其行为规则
• 3.3 模型的实现
• 3.3.1 食物链仿真模型的总体结构
• 3.3.2 模型对象的实现
• 3.3.3 仿真界面
• 第四章 食物链基本模型的仿真
• 4.1 仿真一
• 4.2 仿真二
• 4.3 仿真三
• 4.4 仿真四
• 4.5 仿真五
• 4.6 小结
• 第五章 食物链的进化模型与仿真
• 5.1 个体进化模型及仿真
• 5.1.1 个体进化模型的实现
• 5.1.2 参考模型仿真
• 5.1.3 个体进化模型仿真
• 5.2 整体进化模型
• 5.2.1 整体进化模型实现
• 5.2.2 仿真
• 5.2.3 仿真结果分析
• 5.3 小结
• 第六章 结论及展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢
• 个人简况及联系方式