《系统演化》课件

系统演化（三）yxd1精选课件ppt系统演化（三）yxd1精选课件ppt要在混沌的边缘上，才会有新的思想或者新的结构产生。——《复杂》2精选课件ppt要在混沌的边缘上，才会有新的思想或者新的结构产生。2精主要内容简单巨系统开放复杂巨系统复杂适应系统（CAS）3精选课件ppt主要内容简单巨系统3精选课件pptCAS简介美国霍兰（JohnHolland）教授于1994年，在Santafe研究所成立十周年时正式提出的。复杂适应系统（CAS）理论的提出对于人们认识、理解、控制、管理复杂系统提供了新的思路。CAS理论包括微观和宏观两个方面。在微观方面，CAS理论的最基本的概念是具有适应能力的、主动的个体，简称主体。这种主体在与环境的交互作用中遵循一般的刺激——反应模型，所谓适应能力表现在它能够根据行为的效果修改自己的行为规则，以便更好地在客观环境中生存。在宏观方面，由这样的主体组成的系统，将在主体之间以及主体与环境的相互作用中发展，表现出宏观系统中的分化、涌现等种种复杂的演化过程。CAS理论虽然提出不久，但是由于其思想的新颖和富有启发，它已经在许多领域得到了应用，推动着人们对于复杂系统的行为规律进行深入研究。4精选课件pptCAS简介美国霍兰（JohnHolland）教授于1994ComplexAdaptiveSystem：定义

复杂适应系统，是指由大量的按一定规则或模式进行非线性相互作用的行为主体所组成的动态系统。行为主体通过“学习”产生适应性生存和发展策略，导致CAS进行创造性演化。

复杂适应系统有别于一般系统和复杂系统，关键在“适应”。有很多复杂系统，在特定的外部条件底下，可以通过自组织形成特定时空结构的有序状态，在环境的影响下能够自组织、自学习、自适应，不断演化形态而生存、繁衍和发展。如果适应能力赶不上环境的变化，就会衰亡下去。我们称这种复杂系统是复杂适应系统，生命毫无疑意是一种复杂的适应系统。

5精选课件pptComplexAdaptiveSystem：定义复杂适CAS：特征由子系统构成，但它的结构、运动模式和性质具有整体的特点。不是子系统简单叠加之和，甚至部分子系统的变化，对整体特点都不产生大的影响。包括一个人有部分的地方损坏了，也不会影响这个人作为一个整体而存在。处于远离热平衡的开放系统。内部子系统相互之间是非线性的。在一定环境条件范围内，具有自组织、自学习、自适应和进化的功能，自动形成有序的状态，适应环境的变迁而演化繁殖，内部结构的衰老和外部环境的恶化，也会造成解体。历史的偶然因素，会对演化过程产生重要的影响。假如一个胎儿在母亲怀孕的时候，突然受到外力，或者母亲吃了什么药，对胎儿就要产生致残或者很严重的后果。6精选课件pptCAS：特征由子系统构成，但它的结构、运动模式和性质具有整体事例自然生态系统高技术和产业也是一个不断进化的复杂适应系统7精选课件ppt事例自然生态系统7精选课件ppt在开放条件下，通过复制就是技术扩散，变异就是技术和产品的创新，通过竞争或者共生，像参股的共生，经过市场的选择和适应，在价值链的每个环节就会形成新的相关的产业，包括为产业服务的金融、运输、电信、保险、销售、维修等等服务业，它们共同形成了既分工又协同的产业生态系统，通过自学习、自组织、自适应不断实现进化。产业聚群是产业生态系统的一种表现形式，电子产业已经形成了工业系统，最适宜相关产业的发展。经济学家认为：技术创新和竞争性市场空间的相互作用，是资本主义工业过程中的基本驱动力，技术创新就是基因的变异，竞争和适应是复杂适应系统基本的要点。在竞争市场上，一个正常、健康的经济并不处于平衡的状态，而是经常被技术革新所破坏。企业家在观察市场经济的时候，总是注意资本主义如何管理现存的结构，更聪明的办法是去了解这些结构是如何被创造出来，并且如何摧毁它们。在经济的系统中也是在不断发展，不断变化，不断创新，不断调整的结构。8精选课件ppt在开放条件下，通过复制就是技术扩散，变异就是技术和产品的创新高技术和高新技术产业发展的规律，从复杂系统的概念出发，首先是国家目标，特别是国防的需求，是高技术及其产业的催生婆，在发展的初期有不可替代的作用。它们的出生还是要靠外力，但是高技术产业及其产业的发展壮大，却是一个复杂适应系统，通过自组织、自学习、自适应不断演化壮大的过程。高技术的创新，就是基因的变异，决定于技术人员活跃的思想和高超的技术水平。有一个新思想带来的技术革新，可能创造一个新的高新技术企业。技术的复制、创新、变异不断进行。新公司和新产品每天都在出现，市场竞争激烈反应迅速，性能、质量合速度成为市场选择的关键，这些都促使高新技术产业加快演化。不同的高新技术产业之间，能产生正反馈的作用，微电子芯片的进步提高电脑的功能和速度，扩大电脑的市场和应用面。反过来，电脑的发展增加了芯片的需求量，采用计算机辅助设计加快了芯片的研究和开发工作的进度。这种高技术之间的正反馈作用，带动了高新技术产业高速扩张。在价值链上，不同高新技术产业联盟，快速推动高新技术产业的发展，因特尔和微软，这种兼容大大加速了微电子芯片和电脑的发展。垄断在一个短的时期，能给垄断企业带来高额利润，但是会使整个系统的进化停滞了，对整个社会是不力的，因此国家需要制定了反垄断法……9精选课件ppt高技术和高新技术产业发展的规律，从复杂系统的概念出发，首先是CAS理论ＣＡＳ理论的核心思想——适应性造就复杂性ＣＡＳ理论的核心概念——适应性主体或行为主体

霍兰将生物学中适应性术语的范围扩大，把学习与相关过程也包括进来。所谓适应，就是个体与环境之间的主动的、反复的交互作用。任何系统包括ＣＡＳ都是由大量元素组成的。霍兰认为组成CAS的是主动的元素（ａｃｔｉｖｅｅｌｅｍｅｎｔ），借用了经济学中的主体（ａｇｅｎｔ）一词，斯泰西则用“行为主体”概念。从元素到主体，并不仅仅是一个简单的名称变换，而是在观念上有明显的突破性。主体概念加上适应性概念成为“适应性主体”或“行为主体”，把ＣＡＳ组成单元的个体的主动性提高到了复杂性产生的机制和复杂系统进化的基本动因的重要位置。“在ＣＡＳ中，任何特定的适应性主体所处环境的主要部分，都由其他适应性主体组成，所以任何主体在适应上所作的努力，就是要去适应别的适应性主体”。主体与主体之间的相互作用、相互适应成为ＣＡＳ生成复杂动态模式的主要根源。

10精选课件pptCAS理论ＣＡＳ理论的核心思想——适应性造就复杂性10精选CAS基本思想

复杂适应系统(CAS)理论的基本思想可以概述如下：“我们把系统中的成员称为具有适应性的主体(AdaptiveAgent)，简称为主体。所谓具有适应性，就是指它能够与环境以及其它主体进行交互作用。主体在这种持续不断的交互作用的过程中，不断地“学习”或“积累经验”，并且根据学到的经验改变自身的结构和行为方式。整个宏观系统的演变或进化，包括新层次的产生，分化和多样性的出现，新的、聚合而成的、更大的主体的出现等等，都是在这个基础上逐步派生出来的。”复杂适应系统(CAS)理论把系统的成员看作是具有自身目的与主动性的、积极的主体。更重要的是，CAS理论认为，正是这种主动性以及它与环境的反复的、相互的作用，才是系统发展和进化的基本动因。宏观的变化和个体分化都可以从个体的行为规律中找到根源。霍兰把个体与环境之间这种主动的、反复的交互作用用“适应”一词加以概括。这就是CAS理论的基本思想——适应产生复杂性。11精选课件pptCAS基本思想复杂适应系统(CAS)理论的基本思想可以概述七个基本概念聚集aggregation非线性non-linearity流flows多样性diversity标识tag内部模型internalmodels构筑块buildingblocks前面四个是个体的某种属性，它们将在适应和进化中发挥作用，而后三个则是个体与环境进行交流时的机制和有关概念。在这里我们先做一简单说明。其详细含义需要在实际应用中去体会。12精选课件ppt七个基本概念聚集aggregati聚集主要用于个体通过“粘合”(Adhesion)形成较大的所谓的多主体的聚集体(AggregationAgent)。由于个体具有这样的属性，它们可以在一定条件下，在双方彼此接受时，组成一个新的个体——聚集体，在系统中象一个单独的个体那样行动。在复杂系统的演变过程中，较小的、较低层次的个体通过某种特定的方式结合起来，形成较大的、较高层次的个体，这是一个十分重要的关键步骤。这往往是宏观性态发生变化的转折点。然而，对于这个步骤，以往基于还原论的思想方法是很难加以说明和理解的。聚集这个概念正是归纳与反映了复杂系统在这方面的行为特征。由于承认了个体的主动作用，克服了在整体与局部之间，非此即彼的绝对的对立，CAS理论提供了理解与描述上述现象的新的视角。聚集不是简单的合并，也不是消灭个体的吞并，而是新的类型的、更高层次上的个体的出现；原来的个体不仅没有消失，而是在新的更适宜自己生存的环境中得到了发展。这就是后面将要讲到的“粘合”(Adhesion)的意义。还有一点应当指出的是，聚集的概念对于层次的理解也提供了有益的启发。层次之间是有质的差别的。把层次之间的差别仅仅理解为量的差别，是一种常见的误解。然而，层次之间的质的差别究竟是怎样涌现出来的。在这里，聚集也起了关键的作用。关于层次的问题，后面还要谈到，这里只是作一简单的提示。13精选课件ppt聚集主要用于个体通过“粘合”(Adhesion)形成较大的所非线性指个体以及它们的属性在发生变化时，并非遵从简单的线性关系。特别是在和系统或环境的反复的交互作用中，这一点更为明显。近代科学之所以在许多方面遇到了困难，重要原因之一是它把自己的眼界局限于线性关系的狭窄范围内，从而无法描述和理解丰富多彩的变化和发展。CAS理论认为个体之间相互影响不是简单的、被动的、单向的因果关系，而是主动的“适应”关系。以往的“历史”会留下痕迹，以往的“经验”会影响将来的行为。在这种情况下，线性的、简单的、直线式的因果链已经不复存在，实际的情况往往是各种反馈作用(包括负反馈和正反馈)交互影响的、互相缠绕的复杂关系。正因为这样，复杂系统的行为才会如此难以预测；也正因为这样，复杂系统才会经历曲折的进化过程，呈现出丰富多彩的性质和状态。CAS理论把非线性的产生归之于内因，归之于个体的主动性和适应能力。这就进一步把非线性理解为系统行为的必然的、内在的要素，从而大大丰富和加深了对于非线性的理解。正因为如此，霍兰德在提出具有适应性的主体这一概念时，特别强调其行为的非线性特征，并且认为这是复杂性产生的内在根源。14精选课件ppt非线性指个体以及它们的属性在发生变化时，并非遵从简单的线性关流在个体与环境之间，以及个体相互之间存在着物质流。能量流和信息流。这些流的渠道是否通畅，周转迅速到什么程度，都直接影响系统的演化过程。自古以来人们就认识到各种流的重要性，并且把这些流的顺畅当作系统正常运行的基本条件。例如，中医所谓的“气”，“血”，就是典型。通则健康发展，不通则生百病。又如，信息系统工程对信息流的分析和设计，也是从流的分析入手，去认识和理解复杂系统。越复杂的系统，其中的各种交换（物质，能量，信息）就越频繁，各种流也就越错综复杂。所以，复杂适应系统的理论把对于各种流的分析，当作一个值得注意的重要问题。15精选课件ppt流在个体与环境之间，以及个体相互之间存在着物质流。能量流和信多样性在适应过程中，由于种种原因，个体之间的差别会发展与扩大，最终形成分化，这是CAS的一个显著特点。多样性的概念目前已经在许多领域中得到了广泛的使用。长期以来，人们误以为世界的统一性就意味着单一性。经过了二十世纪科学的多方探索，今天我们已经开始承认和认真地面对多样性了。生物的多样性已经成为国际论坛上的热门话题，已经以国际公约的形式表达了人们的共识。文化的多样性也已经得到了越来越多的认同。其实，马克思早就表示过这样的意见，为什么一定要让玫瑰花发出茉莉花的芳香呢?用通俗的话说，苹果的味道和梨的味道根本没有必要相同。系统复杂性的重要思想之一就是个体之间的差别，个体类型的多样性。当前的复杂性研究着眼于个体类型多种多样的情况，而其中的CAS理论则进一步研究这种多样性是怎样产生的，即分化的过程。霍兰德指出，正是相互作用和不断适应的过程，造成了个体向不同的方面发展变化，从而形成了个体类型的多样性。而从整个系统来看，这事实上是一种分工。如果和前面讲到的聚集结合起来看，这就是系统从宏观尺度上看到的“结构”的“涌现”，即所谓“自组织现象”的出现。16精选课件ppt多样性在适应过程中，由于种种原因，个体之间的差别会发展与扩大标识为了相互识别和选择，个体的标识在个体与环境的相互作用中是非常重要的，因而无论在建模中，还是实际系统中，标识的功能与效率是必须认真考虑的因素。标识的作用主要在于实现信息的交流。流的概念包括物质流和信息流，起关键作用的是信息流。在以往的系统研究中，信息和信息交流的作用没有得到足够的重视。这是对于复杂系统行为的研究难以深入的原因之一。CAS理论在这方面的发展就在于把信息的交流和处理作为影响系统进化过程的重要因素加以考虑。强调流和标识就为把信息因素引入系统研究创造了条件。谈到信息的作用，现在大家都承认，它是人类社会经济生活中的基本要素之一。然而，一般地说，在复杂系统中，它是怎样发挥作用的呢?对此一直没有深入的研究。以前的系统研究中缺乏对于信息流的具体机制的思考。标识的意义就在于提出了个体在环境中搜索和接收信息的具体实现方法。在下面即将介绍的基本的刺激——反应模型中，个体的标识将在信息的传递中起关键的作用。众所周知，在经济学中，由于承认了信息的不平衡，深入研究了信息和信息流的作用，使得经济学的研究方法与深度有了突破性的进步，产生了新的经济学的思想——信息经济学。可以预见，在复杂系统的研究中，对信息和信息流的深入研究，必将对科学的发展产生积极的作用，开辟新的思路。17精选课件ppt标识为了相互识别和选择，个体的标识在个体与环境的相互作用中是内部模型这一点表明了层次的观念。每个个体都是有复杂的内部机制的。对于整个系统来说，这就统称为内部模型。18精选课件ppt内部模型这一点表明了层次的观念。每个个体都是有复杂的内部机制构筑块复杂系统常常是在一些相对简单的部件的基础上，通过改变它们的组合方式而形成的。因此，事实上的复杂性往往不在于块的多少和大小，而在于原有构筑块的重新组合。内部模型和构筑块的作用在于加强层次的概念。客观世界的多样性不仅表现在同一层次中个体类型的多种多样，还表现在层次之间的差别和多样性。当我们跨越层次的时候，就会有新的规律与特征出现。因此需要深入考虑的是：怎样合理地区分层次，不同层次的规律之间怎样相互联系和相互转化。内部模型和构筑块的概念就是用来回答这些问题的。概括地说，它们提供了这样一条思路，把下一层次的内容和规律，作为内部模型“封装”起来，作为一个整体参与上一层次的相互作用，暂时“忽略”或“搁置”其内部细节，而把注意力集中于这个构筑块和其他构筑块之间的相互作用和相互影响，因为在上一层次中，这种相互作用和相互影响是关键性的，起决定性作用的主导因素。了解计算机科学与技术读者不难看出，这种思想与计算机领域中的模块化技术以及近年来广为传播的“面向对象的方法”是完全一致的。19精选课件ppt构筑块复杂系统常常是在一些相对简单的部件的基础上，通过改变它CAS的意义？通过这七个方面的表述，主体的特点就充分的表现出来了：它是多层次的、和外界不断交互作用的、不断发展和演化的、活生生的个体。这就是CAS理论思想的独特之处。正是这一特点，给CAS理论带来了巨大的发展空间。20精选课件pptCAS的意义？通过这七个方面的表述，主体的特点就充分的表现出CAS理论的要点主体(AdaptiveAgent)是主动的、活的体个体与环境(包括个体之间)的相互影响，相互作用，是系统演变和进化的主要动力把宏观和微观有机地联系起来引进了随机因素的作用，使它具有更强的描述和表达能力21精选课件pptCAS理论的要点主体(AdaptiveAgent)是主动的主体是主动的、活的体这点是CAS和其他建模方法的关键区别。这个特点使得它能够有效地应用于经济、社会、生态等其它方法难于应用的复杂系统。复杂性正是在个体与其它个体之间主动交往，相互作用的过程中形成和产生的。在这里既没有脱离整体，脱离环境的个体，也没有抽象的，凌驾于“个体”们之上的整体。个体的主动性是这里的关键。个体主动的程度，决定了整个系统行为的复杂性的程度。这里所说的主动性或适应性是一个十分广泛的、抽象的概念。它并不一定就是生物学意义上的“活”的意思。只要是个体能够在与其他个体的交互中，表现出随着得到的信息不同，而对自身的结构和行为方式进行不同的变更，就可以认为它具有主动性或适应性。适应的目的是生存或发展。这样，关于“目的”的问题，也可以在这里得到比较合理的理解和解释，而不至于走到神学那里去。22精选课件ppt主体是主动的、活的体这点是CAS和其他建模方法的关键区别。个体与环境(包括个体之间)的相互影响，相互作用个体的相互作用才是整体的基础。（区别于个体是整体的基础的观点）当我们说“整体大于它的各部分之和”的时候，指的正是这种相互作用带来的“增值”。复杂系统的丰富多彩的行为正是来源于这种“增值”。这种相互作用越强，系统的进化过程就越加复杂多变。这里的相互作用主要是指个体与其他个体之间的相互作用。强调这点有两方面的意义。首先，这里并没有一个凌驾于所有个体之上的整体的“代表”。对于每一个个体而言，整体的作用正是通过其他个体表现出来的。同样，每一个个体对于别的个体也起着“环境”的作用，或在不太确切的意义上讲，起着“代表”整体的作用，因为严格地说，每一个个体都不能独自代表全局。这就较好地说明了整体与个体之间的辩证统一关系。23精选课件ppt个体与环境(包括个体之间)的相互影响，相互作用个体的相互作用另一方面，在这些相互作用中，个体之间的关系存在着从“平等”到“分化”的发展过程。这就是说，在系统演化的早期，个体的潜力，或者说潜在的能力是差不多的。原则上，每一个个体都有多种发展前途的可能性。在相互作用的过程中，由于各种因素(包括随机因素)的作用，有的个体向这个方向发展，有的个体向那个方向发展，产生了结构，对称性被打破。这样，整个系统就变得比较复杂了。这就是从简单到复杂的演化。也就是说，相互作用是“可记忆”的，它表现为进化过程中每个个体的结构和行为方式的变化，以不同的方式“存储”在个体内部。24精选课件ppt另一方面，在这些相互作用中，个体之间的关系存在着从“平等”到宏观和微观有机地联系起来它通过主体和环境的相互作用，使得个体的变化成为整个系统的变化的基础，统一地加以考察。有人作过这样的计算：如果地球上的有机物只是由于按照统计规律的偶然结合而产生的话，那么，从地球诞生到今天，连第一个蛋白质分子都还没有产生!显然，除了统计规律之外，一定还存在着其他的机制或渠道，它们同样也建立起微观与宏观之间的联系。CAS理论则在这方面给我们提供了一条新的思路。25精选课件ppt宏观和微观有机地联系起来它通过主体和环境的相互作用，使得个引进了随机因素的作用CAS理论处理随机因素的方法是很特别的。简单地说，它从生物界的许多现象中吸取了有益的启示，其集中表现为遗传算法(GeneticAlgorithm，简称GA)。遗传算法的基本思想则在于：随机因素的影响不仅影响状态，而且影响组织结构和行为方式。“活”的，具有主动性的个体会接受教训，总结经验，并且以某种方式把“经历”记住，使之“固化”在自己以后的行为方式中。正因为这样，CAS理论提供了模拟生物、生态、经济、社会等复杂系统的巨大潜力，明显地超越了以往的一般的随机方法。26精选课件ppt引进了随机因素的作用CAS理论处理随机因素的方法是很特别的个体是怎样适应和学习的霍兰德通过三个步骤，建立了描述他所定义的具有主动性的主体的基本行为模型，即对于个体是怎样适应和学习的理解和描述：1.建立行为系统的模型(PerformanceSystem)2.确立信用确认的机制(CreditAssignment)3.提供发现规则的手段(RuleDiscovery)27精选课件ppt个体是怎样适应和学习的霍兰德通过三个步骤，建立了描述他所定义1刺激——响应模型这一步的目标是要用一种统一的方式，来表达各种系统中的主体的最基本的行为模式。出发点是基本的刺激——反应模型（Stimulus-ResponseModel）例如，一只青蛙看到小虫飞过，便伸出舌头去捕食。这里的刺激就是“小物体靠近”，而反应则是“伸出舌头”。类似地，对于“大物体靠近”的反应则可能是“逃避”。按照现代信息处理的一般思路，这里的规则，包括条件和反应，都可以表示为字符串，如在第一位用0表示没有物体靠近，而用1表示有物体靠近，在第二位分别用0和1表示小物体和大物体。这样一来，上述第一个刺激就可以用“10”表示，而第二个刺激则表示为“11”。同样，反应也可以通过编号和二进制，表示为字符串。把两个字符串连起来，前半段是条件，后半段是反应。用遗传算法的说法，这就是“染色体”(Chromosome)。28精选课件ppt1刺激——响应模型这一步的目标是要用一种统一的方式，来表如图1所示，每个主体内部都存储着许多条这样的规则，规则越多越细，个体的行为就越精巧。 刺激C（STIMULUS）反应M（RESPONSE）规则：IF（小物体靠近）THEN（捕食）IF（大物体靠近）THEN（逃避）字符串：10......01.......11......10.......图1染色体的表示方法29精选课件ppt如图1所示，每个主体内部都存储着许多条这样的规则，规则越多越这里涉及以下几个概念：

*输入——环境(包括其他个体)的刺激*输出——个体的反应(一般是动作)*规则——对什么样的刺激，作出怎样的反应的规则*探测器——接受刺激的器官*反应器——作出反应的器官它们之间的关系及消息流如图2所示

消息序列规则库匹配00...IF（00...）THEN（00001）01...IF（01...）THEN（00010）10...IF（10...）THEN（00011）11...IF（11...）THEN（00100）.........再匹配探测器反应器刺激环境反应30精选课件ppt这里涉及以下几个概念：30精选课件ppt这里的规则(或按遗传算法称为染色体)应当足够多而且有选择的余地，它们之间不但可以，而且需要有矛盾和不一致。当然，为了真正进行操作，需要在这些规则之间建立一种进行比较和选择，进而进行淘汰的机制，这将是下一步——信用确认的任务。行为系统说明了主体在某个时刻的能力。行为系统的三个主要部分是：一个探测器，一个IF/THEN规则集合和一个反应器。探测器代表了主体从环境中抽取信息的能力，IF/THEN规则代表了处理这些信息的能力，而反应器则代表了它反作用于环境的能力。这三种元素都是抽象的，已经剔除了特定机制的细节，所以可应用于不同种类的主体。31精选课件ppt这里的规则(或按遗传算法称为染色体)应当足够多而且有选择的余2适应度的确认和修改为了对规则进行比较和选择，首先要把假设的信用程度定量化，为此给每一条规则一个特定的数值，称为强度(Strength)，或者按照遗传算法的名称，称之为适应度(Fitness)。每次需要使用规则的时候，系统按照一定的方法加以选择。选择的基本想法是：按照一定的概率选择，具有较大强度或适应度的规则有更多的机会被选用。在这个基本算法的基础上，还可以加入并行算法和缺省层次等思想，使得规则的选择更加灵活，更加符合现实的系统行为。信用确认的本质是向系统提供评价和比较规则的机制。当每次应用规则之后，个体将根据应用的结果修改强度或适应度。这实际上就是“学习”或“经验积累”。32精选课件ppt2适应度的确认和修改为了对规则进行比较和选择，首先要把假设3新规则的产生经过与环境的对话与交流，已有的规则就能够得到不同的信用指数。在这个基础上，下一步的要点就是如何发现或形成新的规则，从而提高个体适应环境的能力。基本思想是，在经过测试后较成功的规则的基础上，通过交叉组合(crossover),突变(mutation)（见图3）等手段创造出新的规则来。需要注意的是，由于是基于经验来进行新规则的创造，所以比纯粹根据概率去查找和测试一切可能性要快得多，效率高得多。33精选课件ppt3新规则的产生经过与环境的对话与交流，已有的规则就能够得到交叉组合：父辈交叉子辈1110###1110##1CROSSOVER000###1000####交叉点突变：1110###MUTATION1010###

突变点图3交叉组合与突变34精选课件ppt交叉组合：父辈交叉GA的规则是，从经验中积累，从已有的规则出发。让成功可能性比较高的规则产生出新的规则，再让实际与环境交互的过程筛选出比较有效的规则和构筑块，进而产生更有效的规则。依赖已有的成果，考虑实际应用的结果，这就是这种新的思路的特点，也正是它具有更大潜力的原因所在。规则发现，即合理假设的生成，集中在经过测试的构筑块的使用上。过去的经验会直接体现出来，而创新也有着广阔的空间。这种构筑块重新组合的特殊方法在遗传学上用的很多，但任何一个具有普遍性的过程都可以用这种方法抽象出来。用构筑块的思想，甚至可以描述神经生理学的理论。35精选课件pptGA的规则是，从经验中积累，从已有的规则出发。让成功可能性比从个体到全局——回声（ECHO）模型

现在从微观转向宏观，在前面所定义的主体模型的基础上，建立整个系统的宏观模型，霍兰德称之为回声模型——ECHO模型。分三步走，首先定义资源和位置(Site)，然后提出一个基本模型，在此基础上补充一些更复杂的属性，形成最终的模型。36精选课件ppt从个体到全局——回声（ECHO）模型现在从微观转向宏观，1ECHO模型：资源和位置概念在CAS理论中，资源的含义更广泛，更抽象。任何系统中，为了维持这些“活”的、有主动适应能力的主体的生存与发展，必定要消耗或使用某种资源。事实上，它们不仅是生存的条件，而且是生存质量的标志。资源太少，少到一定程度，主体就会“饿死”。而资源丰富到一定程度，主体就会“繁殖”，分出或产生出新的主体。此外，主体还具备加工资源的能力。它可以用几种不同的资源生产出新的资源，例如一个工厂用不同的原材料，再加上必要的人力资源，能源生产出某种产品。所有这些方面的性质，就是CAS理论所提出的资源概念的含义。37精选课件ppt1ECHO模型：资源和位置概念在CAS理论中，资源的含义更位置的概念也是从许多实际情况中抽象出来的。它可以是某个市场，某个城市(在经济领域)，也可以是某个树林，某个湖泊(在环境和生物科学领域中)。对于系统中的个体来说，位置是它们活动的“场所”。不同的场所对于主体的生存和活动来说，提供了若干基础条件：资源的充裕程度，相邻的主体的数量与情况，以及发展的空间与余地等等。此外，主体的主动性还表现在它们可以在位置之间移动，即选择适合于自己生存的，更为适宜的位置，正象动物的迁移，人口的迁移等等。38精选课件ppt位置的概念也是从许多实际情况中抽象出来的。它可以是某个市场，2ECHO模型的基本框架在这个基本模型中，主体具有最简单的功能——寻找交换资源的其他主体，与其他主体进行资源交流，保存及加工资源。为此，主体要有三个基本部分：

主动标识(offenceflag)——用于主动地与其他主体联系和接触。

被动标识(defenseflag)——用于其他主体与自己联系时决定应答与否。

资源库(reservoir)——用于存储的加工资源。这样，这个主体的基本情况就如图4所示39精选课件ppt2ECHO模型的基本框架在这个基本模型