本文關(guān)鍵詞：分布式多主體系統(tǒng)中合作演化模型研究

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【摘要】：分布式多主體系統(tǒng)是由多個(gè)自治個(gè)體為了實(shí)現(xiàn)特定目的進(jìn)行相互作用,而形成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。在文件分享、在線社交、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)等方面廣泛應(yīng)用。由于系統(tǒng)中參與個(gè)體具備自私性和推理學(xué)習(xí)能力,他們會(huì)傾向于最大化自己收益,即剝削其他個(gè)體,而自身并不積極貢獻(xiàn)資源。若系統(tǒng)中廣泛存在這種不合作行為,將使得整個(gè)系統(tǒng)效率大大降低。如何促進(jìn)節(jié)點(diǎn)合作,以提升系統(tǒng)性能是目前分布式多主體系統(tǒng)中的研究熱點(diǎn),得到了學(xué)者們的廣泛關(guān)注。本文通過(guò)對(duì)已有工作的深入研究,發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的促進(jìn)合作的模型研究存在一些不足:如對(duì)個(gè)體建模時(shí)沒(méi)有很好的體現(xiàn)個(gè)體普遍存在的內(nèi)在利他性;模型重在考慮如何促進(jìn)合作,但是對(duì)開(kāi)銷(xiāo)考慮不足;在基于信譽(yù)的合作模型中,對(duì)策略個(gè)體的動(dòng)態(tài)交互行為沒(méi)能很好的建模等。本文基于演化博弈理論,從多主體系統(tǒng)中個(gè)體內(nèi)在屬性刻畫(huà)、個(gè)體及交互行為的建模、系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)等方面出發(fā),提出了相關(guān)模型和解決方案,主要貢獻(xiàn)在于:(1)針對(duì)分布式多主體系合作模型研究中忽略個(gè)體內(nèi)在利他性的問(wèn)題,提出了一種考慮個(gè)體利他屬性的合作演化模型。模型中利他性的引入主要體現(xiàn)在影響策略更新的適應(yīng)度的計(jì)算上,本文將交互對(duì)象的收益加入到個(gè)體的適應(yīng)度計(jì)算中,即個(gè)體的適應(yīng)度不僅與自己的收益相關(guān),還和鄰居的收益相關(guān),二者的權(quán)重通過(guò)適應(yīng)度參數(shù)調(diào)節(jié)。本文通過(guò)理論分析和仿真實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了在混合均勻群體中,考慮個(gè)體的利他性的合作模型可以促進(jìn)合作演化的速度;在結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)中,個(gè)體的利他性甚至?xí)淖兙W(wǎng)絡(luò)中演化的結(jié)果。(2)基于獎(jiǎng)勵(lì)的激勵(lì)機(jī)制是促進(jìn)合作的有效方式,針對(duì)獎(jiǎng)勵(lì)開(kāi)銷(xiāo)問(wèn)題,提出了一種基于動(dòng)態(tài)獎(jiǎng)勵(lì)的合作演化模型。該模型中對(duì)合作節(jié)點(diǎn)的獎(jiǎng)勵(lì)額度隨系統(tǒng)環(huán)境而變化:當(dāng)系統(tǒng)中合作情況不好時(shí),單位獎(jiǎng)勵(lì)值較大;當(dāng)系統(tǒng)中合作情況較好時(shí),單位獎(jiǎng)勵(lì)值減少,這樣既能促進(jìn)合作,同時(shí)又降低獎(jiǎng)勵(lì)開(kāi)銷(xiāo)。通過(guò)復(fù)制動(dòng)力方程,分析得到了在不同場(chǎng)景下的演化穩(wěn)定策略,定量證明了采用動(dòng)態(tài)獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制可以減少系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)。仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了理論分析的結(jié)果,即動(dòng)態(tài)獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制可以有效促進(jìn)個(gè)體合作,同時(shí)可以減少開(kāi)銷(xiāo)。(3)將演化博弈理論引入信譽(yù)系統(tǒng),提出了一種基于節(jié)點(diǎn)自適用行為的EigenTrust合作演化模型。模型中充分考慮理性策略節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)交互性,可以更好的模擬分布式多主體網(wǎng)絡(luò)中個(gè)體行為的變化規(guī)律。通過(guò)引入演化博弈論作為刻畫(huà)理性個(gè)體之間交互行為的理論框架,構(gòu)建了更貼近真實(shí)場(chǎng)景的合作演化模型。仿真和分析結(jié)果表明,本文的模型能夠有效促進(jìn)合作,抑制文件共享系統(tǒng)中的搭便車(chē)行為,減少惡意文件的下載。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TP18;O225

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本文編號(hào)：1292702