01主体仿真概述
仿真是基于模型开展模拟试验研究的科学活动,其三要素为系统、模型和计算机(试验)。仿真可分为离散事件仿真(DES)、系统动力学(SD)和主体建模与仿真(ABMS)。ABMS通过模拟主体行为和交互评估对系统的影响,典型模型包括生命游戏、种族隔离模型和鸟群模型(Boids模型)。
02主体仿真与智能决策
仿真决策是采用计算机仿真技术的决策方法,通过展示不同方案的过程和结果辅助决策者制定合理决策。主体仿真与决策的结合方式包括:
- 主体的行为刻画:反应式行为(如If-then规则)、推理行为(如BDI模型)、优化行为(如NK模型、运筹学模型)和学习行为(如神经网络、强化学习)。
- 主体仿真的结果应用:灵敏度分析(如正交试验方法)和多目标启发式优化(如全局搜索算法、基于仿真的优化算法)。
03主体仿真决策框架
主体仿真决策框架包含宏观决策者和微观主体,通过主体模型和启发式算法(如遗传算法)实现决策分析。框架分为总框架和子框架:
- 总框架:主体模型+启发式算法,通过主体决策、环境反馈和仿真计算影响多个主体行为。
- 子框架:估计(参数估计)、寻优(运筹优化)和学习(学习探索),如ESTOPT框架用于仿真主体的定价决策。
04主体仿真决策应用
以外卖市场为例,研究餐饮企业在竞争性在线订餐市场的选址和食品质量决策。
- 研究问题:分析顾客对食品质量的高要求、餐厅缩短备餐时间以及平台配送政策对决策的影响,并比较最优餐厅与其他餐厅的决策差异。
- 假设:顾客和餐厅位于二维平面,食品质量与备餐时间呈正相关,仅考虑外卖场景。
- 主体模型:
- 顾客:基于Logit选择模型,优先选择食品质量高或等待时间短的餐厅。
- 平台:通过解决动态车辆路径问题(VRPPDTW-D)优化配送效率,目标为最小化顾客最大等待时间和骑手总行程。
- 餐厅:采用ESTOPT框架联合决策食品质量和位置,假设订单数量受两者多项式函数影响。
- 模型验证:基于饿了么真实数据模拟北京CBD场景,结果与实际数据吻合。
- 情景分析:
- 情景A(高食品质量偏好):所有餐厅提升质量,最优餐厅调整更显著。
- 情景B(备餐时间长):决策受影响较小,最优餐厅质量更高且更靠近CBD。
- 情景C(平台成本节约):位置决策调整幅度大于质量决策,最优餐厅质量更高且更靠近CBD。