[發明專利]大氣污染響應的植物智能體模型設計方法

有效

• 申請號: 201810025793.0
• 申請日: 2018-01-11
• 公開（公告）號: CN108153990B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 周紅;曾祎瑾;肖文韜
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;林燕玲

大氣污染響應的植物智能體模型設計方法，包括劑量?反應模型及參數化定義部分，其通過對植物Agent的反應趨勢進行模擬，得到描述外源污染物與植物生理反應之間關系的S形劑量反應曲線，以及定義該曲線所需的四個參數；植物Agent內部狀態集合部分，其基于第一部分劑量?反應的植物響應模式，選取四個屬性來抽象表達植物的個體傷害差異，定義植物Agent的狀態屬性信息；植物Agent適應性行為規則部分，其選取植物對大氣污染物的反應強度指標，細化衡量植物Agent受損程度的規則，并在植物Agent的適應性建模上，通過植物Agent行為規則和植物Agent適應性參數的變化來實現植物對響應環境的動態改變，建立植物Agent運行過程。本發明具有廣泛的應用背景和應用價值。

技術領域

本發明涉及系統生態學、計算機仿真領域，特別是一種大氣污染響應的植物智能體模型設計方法。

背景技術

Agent概念起源于20世紀60年代。MIT的計算機學家和AI學科創始人Minsky最早提出IT領域的Agent，他認為通過個體間的協商能夠求解某些社會問題，那些具有智能性和交互性的個體就是Agent。從此，Agent的概念被引入人工智能和計算機領域。計算機學科對Agent技術的研究為基于Agent的仿真方法提供了實現的條件，而復雜系統學科中CAS理論的提出，使得Agent從一種具體的技術工具發展成一種能解析復雜系統的方法論。

基于Agent的建模與仿真是解決復雜適應系統有力工具，國內外多Agent技術的研究領域已經涉及到環境科學、地理與生態、社會變遷、政治交互、通訊、醫療和軍事等，應用十分廣泛。其中社會和經濟領域是Agent仿真應用最為活躍的地方，社會和經濟系統中的個體人或組織與Agent具有本質相似性，可用Agent技術來模擬人類社會的涌現和自組織現象。Agent在工程領域的應用多以軟件Agent為主，利用了Agent較好的交互協商性能。在工程建模仿真中的應用集中在組織和談判問題上，多與人的行為有關。

綜上所述，目前基于Agent仿真的主體模型研究主要集中在社會和經濟學領域，尚未有設計植物Agent主體。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術中的上述缺陷，通過大量跨學科領域的文獻調研，以及植物受污染的響應機制研究，創造性的提出一種工程生態系統中大氣污染響應的植物智能體Agent模型設計方法。據此方法，不論什么植物的智能體設計，通過植物抗性實驗定義不同植物智能體的相關參數后，就可以得到各類植物智能體。

本發明采用如下技術方案：

大氣污染響應的植物智能體模型設計方法，其特征在于：包括如下部分

(1)劑量-反應模型及參數化定義：采用S形劑量反應曲線來建立植物劑量-反應的模型，并選定定義S形劑量反應曲線的四個參數；

(2)植物Agent內部狀態集合：選取四個屬性來抽象表達植物的個體傷害差異，包括植物類型、傷害閾值、中間反應劑量和傷害等級；

(3)植物Agent適應性行為規則：基于劑量-反應模型和四個屬性進行植物Agent行為規則和植物Agent適應性參數定義，通過植物Agent行為規則和植物Agent適應性參數的變化來實現植物對響應環境的動態改變，建立植物Agent運行過程。

給出對數模型表示的S形劑量反應曲線：

其中，y是當劑量為x時的個別反應，E[y/x]是當劑量為x時的平均反應；α和δ分別是曲線的反應上、下限值；θ和β分別與所述S形劑量反應曲線的斜率及拐點相關。

對所述對數模型進行修改，得到含有中間反應劑量EC₅₀的植物劑量-反應模型：

所述四個參數包括基線反應、最大反應、中間反應劑量和斜率。