虚拟社会研究进展及对研究战争复杂问题的启示

杨雪生 司光亚 李志强 罗批
国防大学信息作战与指挥训练教研部,北京100091

文章摘要:计算机和信息技术加剧了战争系统的复杂性,同时也为研究战争复杂问题带来了新的方法,即利用虚拟社会研究战争复杂问题.首先综述了虚拟社会的相关概念及分类,然后概括了虚拟社会中实体行为建模和可视化涉及的主要理论、方法和技术,分析了国内外相关研究,最后给出了对研究战争复杂问题的几点启示.
文章主题:虚拟社会 建模与仿真 可视化 战争复杂性

文章内容：2007年9月军事运筹与系统工程.2007第21卷第3期1.21.3虚拟社会研究进展及对研究战争复杂问题的启示杨雪生,司光亚,李志强,罗批(国防大学信息作战与指挥训练教研部,北京100091)摘要:计算机和信息技术加剧了战争系统的复杂性,同时也为研究战争复杂问题带来了新的方法,即利用虚拟社会研究战争复杂问题.首先综述了虚拟社会的相关概念及分类,然后概括了虚拟社会中实体行为建模和可视化涉及的主要理论,方法和技术,分析了国内外相关研究,最后给出了对研究战争复杂问题的几点启示.关键词:虚拟社会;建模与仿真;可视化;战争复杂性中图分类号:917文献标识码:文章编号:1672—8211(2007)03—0077—04战争系统是一个跨越军事,政治和经济等诸多领域的复杂巨系统,由于信息技术和计算机技术的迅速发展与大量应用,又加剧了战争系统的复杂性.运用传统的还原方法研究战争复杂系统难以描述其内部的复杂关系,必须从整体上研究战争问题,构建战争综合模型.与此同时,计算机和信息技术的发展也为研究战争复杂问题带来了许多新方法.我们可以通过构建一个虚拟社会,建立战争各领域的综合模型,刻画军事,政治和经济等战争各领域之间相互影响,便可以在一个虚拟的社会中研究战争复杂问题,在虚拟的实验场中进行战争实验研究.1虚拟社会的概念与类型目前尚未发现有关虚拟社会的权威定义,但是与虚拟社会相关的概念比较多,有赛博()空间,数字地球与数字城市,虚拟地理环境,人工社会和虚拟世界等,这些从广义上都可看成虚拟社会的不同类型.美国科幻作家威廉-吉布森提出赛博空间的概念,指的是由计算机生成的景观,是连接世界上所有人,计算机和各种信息源的全球计算机网络虚拟空间,人可以在该网络世界中漫游.美国副总统戈尔提出的数字地球的概念,指的是现实地球的多分辨率,三维虚拟表达,它能让用户使用关于现实地球的自然,历史和文化等方面的海量数据,并可以亲身体验由数据模拟产生的现实地球的各种现象.数字城市的概念来源于数字地球,是数字地球的一个重要组成部分.中国科学院的龚建华和香港中文大学的林晖提出虚拟地理环境的概念,指的是包括作为主体的化身人类社会以及围绕该主体存在的一切客观环境,包括计算机和网络等软硬件环境,数据环境,虚拟图形境象环境,虚拟经济环境,虚拟社会,虚拟政治和虚拟文化环境.美国布鲁金斯学会的和提出人工社会的概念,本质上是通过人工生命的思想研究社会生存和发展,分析社会问题,用局部的个体行为产生宏观社会涌现.香港理工大学的江斌提出虚拟世界的概念,指的是一个连成网的,由计算机维持,计算机进入和计算机生成的虚拟现实空间,其支撑技术就是因特网和虚拟现实技术,它分为因特网空间和三维虚拟世界.收稿日期:2007—04—03作者简介:杨雪生(1977一),男,博士研究生,主要研究方向为战争模拟系统78《军事运筹与系统工程》2007年第3期我们认为虚拟社会就是依托计算机和计算机网络而存在的社会,其中的个体包括自治虚拟个体和虚拟替身.根据虚拟社会的存在形式,我们将虚拟社会分为以下三种类型:一是基于在线虚拟社区的虚拟社会,即在虚拟界/虚拟地理环境中以虚拟地理空间区域,或是共同的主题和共同的兴趣为形成原则的社会组织,其成员一般以化名和化身表示其身份.二是基于计算机游戏的虚拟社会,即存在于计算机游戏之中的社会,往往是对现实社会的模拟,具有二维/三维空间位置,包括虚拟替身和自治虚拟人,具有一定的政治,经济和军事行为.三是基于计算机仿真系统的虚拟社会,即存在于那些研究社会问题的仿真系统中的"社会",一般具有以地理信息系统为基础的二维/三维环境,社会成员主要是由计算机生成的自治虚拟人,真实的人通过"人在回路"的方法与系统交互.2虚拟社会的实体行为建模2.1实体行为建模的主要理论与方法人工生命(,)是由克里斯?兰顿博士在1987年首先提出的,它是"表现出自然生命系统行为特征的人造系统".兰顿认为人工生命不仅研究地球上已经进化的碳链生命,而且要拓广生物学的基础,研究更大范围的"可能的生命",即非碳链生命,从而对理论生物学做出贡献1.鸟群行为模型和人工鱼动画系统是两个典型的人工生命模型.人工社会(,)利用人工生命思想在社会仿真中的应用,从"人工生命"到"人工社会"的自然发展.糖域模型和人工股市()是两个典型的人工社会模型.复杂适应系统理论(,)是由美国圣菲研究所的霍兰提出的,他认为"适应性造就复杂性".主体是系统中具有适应性的个体,适应性就是指它能够与环境和其它主体进行交互.主体的主动性以及与环境的相互作用是系统发展和进化的基本动力.基于主体()的建模就是把主体作为系统的基本抽象单元,建立主体模型及其交互关系,从而建立起整个系统的模型.基于主体的建模是人工生命,人工社会和复杂适应系统的一种具体建模方法.2.2已实现的虚拟社会实体行为建模2.2.1基于计算机游戏的虚拟社会实体行为建模游戏中的实体通常可以划分为环境实体,计算机扮演的非玩家()实体,玩家扮演的角色()实体.智能实体是实体中的一类实体,它们为游戏提供强烈真实感.智能实体的行为建模涉及到大量的人工智能技术,如在"模拟人生"和"模拟城市"中就采用了人工生命的建模方法[2].游戏中常用决策方法有专家系统,状态机,黑板系统,贝叶斯网络和神经网络等,常用的学习机制有神经网络和遗传算法.游戏中的群体行为建模一般包括分散式控制方法和集中控制方法.2.2.2基于计算机仿真的虚拟社会实体行为建模计算机仿真系统的虚拟社会中的实体通常可分为两大类:社会政治经济领域的实体,包括个人,家庭,企业,政府等;基础设施实体,包括电力系统,能源系统,交通系统,通信系统等.采用的建模技术包括,人工生命,系统动力学,基于主体的方法,网,差分方程和投入产出模型等.具体技术路线有整体模型或耦合模型,整体系统模型就是在一个框架内建模实体行为;耦合方式就是将一系列单独的实体行为模型耦合在一起,然后刻画它们之间的影响.以下介绍几个基于仿真系统中虚拟社会的实体行为建模.是美国国家实验室在1996年研制