Vicsek模型研究及其突現(xiàn)行為分析.pdf

1、突現(xiàn)是復(fù)雜系統(tǒng)中通過(guò)個(gè)體間的非線性交互作用而產(chǎn)生的群體行為，是復(fù)雜系統(tǒng)表現(xiàn)出來(lái)的高層次事物整體所具有而其組分不具有的一種新特性。針對(duì)突現(xiàn)現(xiàn)象的研究已經(jīng)成為復(fù)雜系統(tǒng)及復(fù)雜性科學(xué)研究熱點(diǎn)，突現(xiàn)計(jì)算思想為研究群體智能提供了一種新的方法。當(dāng)前具有突現(xiàn)特性的生物群體模型得到大量理論和應(yīng)用研究，而Vicsek模型作為根據(jù)磁極自旋建立起來(lái)的模擬生物鳥(niǎo)群飛行的動(dòng)力學(xué)模型，是群體系統(tǒng)突現(xiàn)行為研究的基礎(chǔ)模型之一。
　　 本論文以Vicsek模型為研

2、究對(duì)象，展開(kāi)了如下研究:
　　 首先，針對(duì)Vicsek模型當(dāng)前不同類(lèi)型的改進(jìn)模型均存在個(gè)體速率相同、方向不同等不符合實(shí)際的情況，根據(jù)自然界真實(shí)鳥(niǎo)群中存在短程排斥、遠(yuǎn)程吸引以及初始態(tài)個(gè)體速度大小方向各不相同的特點(diǎn)，提出了一個(gè)基于吸引/排斥權(quán)重的改進(jìn)模型(WAR-Vicsek)。仿真測(cè)試表明，該模型能更真實(shí)地反映鳥(niǎo)群的隊(duì)列行為，且出現(xiàn)了更豐富的突現(xiàn)行為，是對(duì)突現(xiàn)計(jì)算模型的補(bǔ)充。
　　 其次，針對(duì)突現(xiàn)行為定量判定指標(biāo)缺少普適性

3、證明的問(wèn)題，將現(xiàn)有的鄰域個(gè)體分布指數(shù)和平均個(gè)體聚類(lèi)度等突現(xiàn)性判定指標(biāo)引入WAR-Vicsek模型，并對(duì)其突現(xiàn)行為進(jìn)行了定量分析。仿真實(shí)驗(yàn)表明，這些判定指標(biāo)的曲線變化過(guò)程能有效反映突現(xiàn)行為發(fā)生的階段，從而驗(yàn)證了這套判定指標(biāo)在該模型上具備適用性。
　　 然后，針對(duì)WAR-Vicsek模型的突現(xiàn)性，從動(dòng)力學(xué)角度引入并分析了速度標(biāo)準(zhǔn)差、平均鄰域中心偏移差兩個(gè)特征量。理論證明和實(shí)驗(yàn)均表明，突現(xiàn)行為發(fā)生后這兩個(gè)特征量均收斂于某取值范圍內(nèi)，因