Swarm復(fù)雜系統(tǒng)建模平臺的建立及測試

方守林

(河北金融學(xué)院管理系，河北保定 071051)

1928年貝塔朗菲在《生物有機體系統(tǒng)》論文中首次提出了復(fù)雜性問題［1］，從20世紀90年代開始，圣菲研究所致力于復(fù)雜性科學(xué)的研究工作，且該研究所的霍蘭提出了適應(yīng)性造就復(fù)雜性的觀點。指出只有系統(tǒng)的構(gòu)成元素具有能動性時元素和系統(tǒng)才具有適應(yīng)性，利用計算機仿真的技術(shù)研究由適應(yīng)性造就的復(fù)雜性的方法就是復(fù)雜系統(tǒng)建模的多主體建模。當(dāng)前多主體建模的方法有多種，如 Swarm、Repast、Ascape、Netlog、NetStar等。其中Swarm是1994圣菲研究所(SFI)開展的一個研究項目，以開發(fā)一個工具集用來幫助科學(xué)家們分析復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)的模擬工具，1995年，SFI發(fā)布了Swarm的Beta［2］。其以建立一套標(biāo)準(zhǔn)的程序庫為目的，用以分析社會科學(xué)和自然科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的復(fù)雜系統(tǒng)，通過為建立模型的研究者提供統(tǒng)一的模型框架，一方面能減輕模型設(shè)計的技術(shù)負擔(dān)，另一方面統(tǒng)一的框架能規(guī)范模型的設(shè)計，從而便于模型的理解和交流［3］。1999年推出了Swarm2.0，提供了對Java語言的支持。因此，系統(tǒng)地構(gòu)建Windows XP系統(tǒng)下Swarm平臺的開發(fā)平臺對于開發(fā)Swarm模型建立系統(tǒng)仿真具有基礎(chǔ)作用。

劉貞［3］，倪建軍［4］，楊若虹［5］和萬春［6］等對 Swarm for Java的編程進行了介紹，其主要是在Swarm類庫以及Swam for Java在各領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用，但較少談到詳細地搭建Swarm開發(fā)平臺的問題，或是在搭建Swarm平臺時環(huán)境變量的配置不適合在代碼具體運行時出現(xiàn)錯誤和無法編譯的情況，對于非專業(yè)從事Java開發(fā)復(fù)雜系統(tǒng)建模的人員來講，不能實現(xiàn)帶領(lǐng)他們進入到平臺內(nèi)的目的，并且有的以安裝Cygwin為例介紹，這對于一般開發(fā)的入門人員來講，需要更多的知識儲備。因此，需要探討最簡潔的Swarm平臺建立需要哪些軟件，以及這些軟件從何處獲取，在Windows系統(tǒng)下如何配置變量的等問題。本文搭建平臺的基本思路是把Swam當(dāng)作Java的一個擴展類庫，這一思想集中體現(xiàn)在Classpath環(huán)境變量的配置上，這樣做的好處在于，非計算機專業(yè)的入門開發(fā)人員所需掌握的技術(shù)更少，更能進入到 Swarm平臺的開發(fā)中來，以便能促進Swarm建立初衷的實現(xiàn):減少模型建立的技術(shù)負擔(dān)并把精力集中于模型的建立上。

1 基于Java的Swarm仿真平臺建立

1.1 所需軟件及獲取

以Java為例探討Swarm平臺的建立，所需最基本的軟件是JDK和Swarm的Java版本。JDK的最新版本是Oracle官網(wǎng)64位和84位的JDK可以從網(wǎng)絡(luò)上搜索下載。假定下載的JDK的版本為1.4.2并且將JDK安裝在了C:j2sdk1.4.2，Swarm－2.2－java.zip解壓到C:Swarm－2.2－java。

1.2 環(huán)境變量的配置

以WindowsXP為例進行環(huán)境變量的設(shè)置。新建3個系統(tǒng)變量并設(shè)定變量的值:(1)新建變量名稱為JAVA_HOME并設(shè)置其值為C:j2sdk1.4.2。(2)新建變量名稱為SWAEMHOME并設(shè)置其值為C:Swarm－2.2－java。(3)新建變量名稱classpath并設(shè)置其值為.;%JAVA_HOME%libdt.jar;%JAVA_HOME%lib ools.jar;%SWARMHOME%shareswarmswarm.jar;%SWARMHOME%shareswarmkawa.jar;。然后修改系統(tǒng)變量path的值，在path后面添加%JAVA_HOME%in;%SWARMHOME%in;。至此完成環(huán)境變量的設(shè)置。

2 仿真平臺的測試

環(huán)境變量設(shè)置好以后，到Swarm官網(wǎng)下載jheatbugs的舉例。下載以后將jheatbug－2.1.tar.gz文件進行解壓，比如解壓到C:jheatbugs－2.1。然后進入命令提示行，輸入CD C:jheatbugs－2.1，進入到j(luò)heatbugs的目錄，然后編譯Java文件，輸入命令javac*.java，回車以后窗口提示:HeatbugModelSwarm.java:298:cannot resolve symbol symbol:constructor FArgumentsImpl(HeatbugModelSwarm，Swarm.Selector，boolean)location:class swarm.defobj.FargumentsImpl new FArgumentsImpl(this，sel，true)));1 error。構(gòu)造方法 FargumentsImpl不能解析，原因是構(gòu)造方法的參數(shù)有誤，把構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)從 this，sel，true 改為 this，sel。也就是將代碼:actionForEach=modelActions.createFActionForEachHomogeneous$call(heatbugList，new FCallImpl(this，proto，sel，new FArgumentsImpl(this，sel，false)));改為:actionForEach=modelActions.createFActionForEachHomogeneous$call(heatbugList，new FCallImpl(this，proto，sel，new FArgumentsImpl(this，sel)));然后再輸入 javac*.java命令，回車后提示編譯成功，輸入Java StartHeatBugs屏幕上顯示控制窗口，如點擊“Start”按鈕，就出現(xiàn)了熱蟲的模擬窗口，點擊“Stop”暫停仿真的運行，暫停后每點擊一次“Next”按鈕或者運行中直接點擊“Next”按鈕，仿真就進行到下一個時間節(jié)點，點擊“Quit”則退出模擬。

圖1 輸入Java StartHeatBugs后顯示的窗口

圖3 統(tǒng)計曲線顯示

Swarm.org除了提供jheatbugs的舉例以外，還有Jmousetrap的舉例及用戶手冊。

3 結(jié)束語

本文介紹了WindowsXP下復(fù)雜系統(tǒng)建模平臺Swarm的構(gòu)建，并用Swarm的一個實例驗證了平臺的設(shè)置，結(jié)果表明平臺設(shè)置的正確，為基于Swarm的復(fù)雜系統(tǒng)建模奠定了基礎(chǔ)。

［1］陳森發(fā).復(fù)雜系統(tǒng)建模理論與方法［M］.南京:東南大學(xué)出版社，2005.

［2］方美琪，張樹人.復(fù)雜系統(tǒng)建模與仿真［M］.2版.北京:中國人民大學(xué)出版社，2011.

［3］劉貞，程勇軍.Swarm for Java仿真及編程實現(xiàn)［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2009.

［4］倪建軍，范新南，徐立中.基于Swarm平臺的復(fù)雜系統(tǒng)建模仿真及其應(yīng)用分析［J］.海河大學(xué)常州分校學(xué)報，2006，20(4):13－16.

［5］楊若虹.基于多主體的計算機仿真平臺Swarm在Windows XP系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.職業(yè)技術(shù)，2012(3):143.

［6］萬春，孫延明.多主體建模仿真平臺Swarm的探討［J］.裝備制造技術(shù)，2007(6):62－64.