基于Repast的演化博弈理論仿真研究與應(yīng)用

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1、第32卷第l2期學(xué)它教刁l：V0l_32NO．122010年12月HuadianTechnologyDec．2010基于Repast的演化博弈理論仿真研究與應(yīng)用顧洪超，黃仙(華北電力大學(xué)控制與計算機工程學(xué)院，北京102206)摘要：演化博弈理論是博弈理論新的發(fā)展，它起初產(chǎn)生于生物學(xué)領(lǐng)域，隨著研究的深入，科學(xué)人員逐漸將其引入到其他領(lǐng)域并發(fā)掘出其重要的意義。目前研究演化博弈的方法主要包括解析法和基于計算機的仿真方法。Repast是目前使用較多的基于多主體的建模與計算機仿真的平臺之一。利用Repast仿真平臺，將已有的模型

2、(復(fù)制動態(tài)方程)進行封裝，在給定的條件下進行仿真研究，并將該方法應(yīng)用到電力市場當(dāng)中，對發(fā)電廠商競價行為進行仿真模擬。仿真過程中，該平臺很好地體現(xiàn)了各發(fā)電廠商采用不同策略進行博弈的動態(tài)過程，并最終趨于各自的均衡。仿真所得結(jié)論與利用解析方法基本上一致。關(guān)鍵詞：演化博弈理論；電力市場；競價行為；Repast中圖分類號：0225：F407．61文獻標(biāo)志碼：A文章編號：1674—1951(2010)12—0014—040引言1演化博弈模型建立及穩(wěn)定性分析演化博弈論是把博弈理論分析和動態(tài)演化過程根據(jù)參考文獻[2]，階段博弈的矩陣

3、形式見表分析結(jié)合起來的一種新的理論。其不同于傳統(tǒng)博弈1，其中：和1一分別表示參與者在一次博弈中論充分理性假說之處在于將生物體看成是有限理性采取策略和的概率；y和1一Y分別表示參與的競爭者，它們在彼此競爭的同時完成自身的進化。者Ⅳ在一次博弈中采取策略Ⅳ和Ⅳ2的概率。近幾十年來，科學(xué)家們對演化博弈理論的研究越來表12×2非對稱博弈收益矩陣越深入，已將其應(yīng)用到了很多領(lǐng)域。其中，經(jīng)濟學(xué)家將其引入經(jīng)濟學(xué)，將人也看成有限理性的生物體，認(rèn)為社會制度是大量有限理性的個人在相互博弈的基礎(chǔ)上形成的一種適應(yīng)環(huán)境變化和社會發(fā)展的均衡狀由此可

4、以得出2類參與者的復(fù)制動態(tài)方程為態(tài)，該狀態(tài)不斷被保存下來，又不斷向前進化，即在dx=(1一)[(c—g)+所謂的適應(yīng)性進化的過程中產(chǎn)生并發(fā)展起來。關(guān)于演化博弈理論的研究，目前主要有2條技(n—e+g—c)y]，(I)術(shù)路線：一條是解析法，另一條是基于Repast(Re—dx=y(1一)[(／一^)+cursivePorousAgentSimulationToolkit)的仿真方法。(b—d+h一]，(2)解析法主要是對所建立的數(shù)學(xué)模型進行求解，然后式(1)、式(2)統(tǒng)稱為動態(tài)系統(tǒng)。利用相關(guān)的定理判據(jù)來檢驗。該方法適用

5、于市場競復(fù)制動態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析在參考文獻[2]中爭的參與者較少、所建模型較簡單的情況。一旦參與者較多、模型比較復(fù)雜時，該方法就不再適用?；o出具體的解釋，針對。，b，c，，e，g，h之間不同的關(guān)系也給出了詳細(xì)的說明，這里不予展示。于Repast的仿真方法是一種借助計算機來研究多智能體復(fù)雜系統(tǒng)的新方法，它不僅克服了解析法所2Repast及演化博弈穩(wěn)定性仿真遇到的瓶頸，而且還能體現(xiàn)各個參與者之間的博弈過程，可謂一舉兩得。2．1Repast簡介本文主要是應(yīng)用仿真的方法對演化博弈理論進Repast是一種在Java語言環(huán)境下

6、設(shè)計生成基行仿真，以實際的動態(tài)過程展現(xiàn)各個參與者在競爭于主體的計算機模擬軟件構(gòu)架，它是由芝加哥大學(xué)中的表現(xiàn)，并將該理論應(yīng)用到電力市場中，分析政府的社會科學(xué)計算研究中心開發(fā)研制的，其設(shè)計目標(biāo)調(diào)控對發(fā)電商競價策略的影響。是使用的方便性、較短的學(xué)習(xí)周期以及可擴展性。它提供了一系列生成、運行主體，收集其數(shù)據(jù)的類收稿日期：2010—09—09庫，建模者可以通過直接使用這些類或從這些類繼第l2期顧洪超，等：基于Repast的演化博弈理論仿真研究與應(yīng)用·15·承子類來構(gòu)造自己的模型。和方法見表3、表4。Repast還能夠以圖表的形

7、式顯示運行中的模型表2Case類的屬性數(shù)據(jù)、對運行中的模型進行“快照”以及生成模型運行的影像資料。Repast從Swarm模擬工具集中借鑒了不少的設(shè)計結(jié)構(gòu)和方法J，可以說它是一個“類Swarm”的模擬軟件構(gòu)架。雖然Repast相對簡單易學(xué)，環(huán)境配置簡單，而且支持仿真模擬功能強大，但表3Model類的屬性它只提供一個簡單的基本框架，要實現(xiàn)一次完整的仿真試驗，仍需根據(jù)具體研究的系統(tǒng)，對其進行功能的完善和擴展。其實現(xiàn)仿真模型的基本流程如圖1所示。表4Model類的重要方法名稱方法說明Setup創(chuàng)建并注冊時序圖，及為其他類實

8、例分配空間Begin運行核心方法BuildModel產(chǎn)生電網(wǎng)公司主體實例與發(fā)電公司主體實例BuildSchedule創(chuàng)建程序運行時，各主體實例的調(diào)度時間表BuildDisplay實時更新時序圖變化GetInitParam獲得開始運行前，由用戶界面設(shè)定的參數(shù)2．3演化博弈穩(wěn)定性仿真在確定了模型的前提下，利用Repast平臺對模型進行仿真，分析其穩(wěn)