關鍵基礎設施系統複雜適應性機理建模及控制策略

《關鍵基礎設施系統複雜適應性機理建模及控制策略》是依託同濟大學，由孟令鵬擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：關鍵基礎設施系統複雜適應性機理建模及控制策略
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：孟令鵬
• 依託單位：同濟大學

中文摘要

作為區域經濟、社會和生態可持續發展的重要載體，關鍵基礎設施系統應具備動態適應環境的能力。本項目擬綜合運用管理科學、複雜性科學和控制科學等多學科理論方法，建立關鍵基礎設施系統複雜適應性機理分析與控制的統一框架。抽象基礎設施個體與系統功能的映射關係，建立與結構網路對應的功能網路，構建結構-功能超網路模型，解析系統個體間及其與環境間的動態適應機制；分析典型基礎設施系統的級聯行為特徵和級聯傳播規則，研究建立不確定條件下，系統功能供給與經濟社會生態系統需求的匹配機制；建立關鍵基礎設施系統與經濟社會生態系統協同演進模型，仿真不同情景下，典型關鍵基礎設施系統長期績效的變化，提出多層次、分階段的關鍵基礎設施系統複雜適應性控制策略。本項目研究為關鍵基礎設施的規劃、建設、運營、維護提供新思路和新方法，豐富和發展城市規劃和區域發展的理論體系，為國家科學制定實施基礎設施相關政策提供決策支持。

結題摘要

作為區域經濟、社會和生態可持續發展的重要載體，關鍵基礎設施系統應具備動態適應環境的能力。本項目綜合運用系統科學、運籌學、博弈論等多學科理論方法，對“硬”和“軟”關鍵基礎設施系統建模分析，深入揭示關鍵基礎設施系統的複雜適應性機理。圍繞“硬”關鍵基礎設施，構建失效風險下反恐應急設施選址博弈模型，提出一種基於人口的啟發式算法來求解；統籌考慮經濟成本和心理懲罰，建立城市澇災後考慮延誤價值的公路恢復最佳化模型；引入企業生產能力差異，考慮受災地和需求量的不確定性，建立基於情景的應急物資配置兩階段隨機規劃模型；將災前庫存水平和災後採購數量的決策與人道主義救濟中的供應商選擇相結合，提出庫存和採購聯合決策的隨機最佳化模型；分析區域交通基礎設施生態系統演化的動力機制，構建系統演化模型及系統種群共生演化模型，描述系統整體演化過程及系統多種群趨向不同平衡態的演化路徑。圍繞“軟”關鍵基礎設施，運用複雜適應系統理論構建公共危機網路信息傳播的多主體仿真模型，基於Netlogo平台仿真，比較並分析各主體屬性在不同參數設定下的演化結果；基於NK模型，以適應度景觀的複雜性和動態性刻畫應急管理決策情景的不確定性，研究不同情景下集權、分權和層級等決策模式的組織系統的適應性特徵，以及企業文化、決策者能力、信息流等因素的影響機理；解析國際經濟治理機制的公共產品特徵，根據供給主體特徵及中國參與情況，分析G20、CAFTA、APEC、EU等對中國貿易水平的影響。通過對以上模型和算法的算例分析，系統分析關鍵基礎設施系統應具有的複雜適應性特徵，並提出相應的最佳化策略。 本項目研究有助於分析歸納關鍵基礎設施系統的自適應演進規律，更好地理解系統可靠性、成本等限制條件下不同控制策略的適應性，為關鍵基礎設施的規劃、建設、運營、維護提供新思路和新方法，豐富和發展城市規劃和區域發展的理論體系，為國家科學制定實施基礎設施相關政策提供決策支持。