基於廣義熵原理的複雜生態工業系統結構演化動力學

《基於廣義熵原理的複雜生態工業系統結構演化動力學》是依託天津大學，由柴立和擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於廣義熵原理的複雜生態工業系統結構演化動力學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：柴立和
• 依託單位：天津大學

項目摘要

生態工業系統是典型的開放複雜系統，對其結構演化動力學的理解是設計和管理工程中的關鍵性瓶頸問題。本課題首先基於非平衡統計力學的基本思想，從理論上構造一個可包含活性或智慧型組元（如企業）之間任意非線性相互作用的動力系統以表征一個普適的開放生態工業系統，定義其廣義熵泛函及約束條件，提出以最大廣義熵的變分原理作為結構演化法則，並導出結構演變動力學方程。其次依據已知信息（當前實測數據、歷史經驗數據等），提出用自組織人工神經網路的模擬方法對結構演變動力學方程具體重構並求解以展示結構演變的動力學過程和量化結果。最後從實證和可操作的角度考慮把理論和模擬結果直接套用到具體複雜工業生態系統的分析中。本課題擬從理論、模擬和實證分析三個角度研究生態工業系統結構演化中的複雜自組織現象和層次特性，為深入了解工業共生網路中複雜的關係變化打下基礎，對掌握生態工業系統的結構演變和指導更廣泛的工業園結構的最佳化設計都有重要意義。

結題摘要

生態工業系統是典型的開放複雜系統，對其結構演化動力學的理解是設計和管理工程中的關鍵性瓶頸問題。本課題首先基於非平衡統計力學的基本思想，從理論上構造了一個可包含活性或智慧型組元（如企業）之間任意非線性相互作用的動力系統以表征一個普適的開放生態工業系統，定義了其廣義熵泛函及約束條件，提出了以最大廣義熵的變分原理作為結構演化法則，並導出了結構演變動力學方程。其次依據已知信息（當前實測數據、歷史經驗數據等），提出了用自組織人工神經網路的模擬方法對結構演變動力學方程具體重構並求解以展示結構演變的動力學過程和量化結果。最後從實證和可操作的角度把理論和模擬結果直接套用到具體複雜工業生態系統的分析中。本課題從理論、模擬和實證分析三個角度研究了生態工業系統結構演化中的複雜自組織現象和層次特性，為深入了解工業共生網路中複雜的關係變化打下了基礎，對掌握生態工業系統的結構演變和指導更廣泛的工業園結構的最佳化設計都有重要意義。由於信息熵的研究方法和技巧可廣泛地運用於一般的複雜生態系統如經濟、社會、城市、水資源、生物等系統，本項目對這些問題也進行了詳細的探索並取得了具有許多有參考價值的研究成果。