[发明专利]大气污染响应的植物智能体模型设计方法

说明书

大气污染响应的植物智能体模型设计方法，包括剂量‑反应模型及参数化定义部分，其通过对植物Agent的反应趋势进行模拟，得到描述外源污染物与植物生理反应之间关系的S形剂量反应曲线，以及定义该曲线所需的四个参数；植物Agent内部状态集合部分，其基于第一部分剂量‑反应的植物响应模式，选取四个属性来抽象表达植物的个体伤害差异，定义植物Agent的状态属性信息；植物Agent适应性行为规则部分，其选取植物对大气污染物的反应强度指标，细化衡量植物Agent受损程度的规则，并在植物Agent的适应性建模上，通过植物Agent行为规则和植物Agent适应性参数的变化来实现植物对响应环境的动态改变，建立植物Agent运行过程。本发明具有广泛的应用背景和应用价值。

技术领域

本发明涉及系统生态学、计算机仿真领域，特别是一种大气污染响应的植物智能体模型设计方法。

背景技术

Agent概念起源于20世纪60年代。MIT的计算机学家和AI学科创始人Minsky最早提出IT领域的Agent，他认为通过个体间的协商能够求解某些社会问题，那些具有智能性和交互性的个体就是Agent。从此，Agent的概念被引入人工智能和计算机领域。计算机学科对Agent技术的研究为基于Agent的仿真方法提供了实现的条件，而复杂系统学科中CAS理论的提出，使得Agent从一种具体的技术工具发展成一种能解析复杂系统的方法论。

基于Agent的建模与仿真是解决复杂适应系统有力工具，国内外多Agent技术的研究领域已经涉及到环境科学、地理与生态、社会变迁、政治交互、通讯、医疗和军事等，应用十分广泛。其中社会和经济领域是Agent仿真应用最为活跃的地方，社会和经济系统中的个体人或组织与Agent具有本质相似性，可用Agent技术来模拟人类社会的涌现和自组织现象。Agent在工程领域的应用多以软件Agent为主，利用了Agent较好的交互协商性能。在工程建模仿真中的应用集中在组织和谈判问题上，多与人的行为有关。

综上所述，目前基于Agent仿真的主体模型研究主要集中在社会和经济学领域，尚未有设计植物Agent主体。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，通过大量跨学科领域的文献调研，以及植物受污染的响应机制研究，创造性的提出一种工程生态系统中大气污染响应的植物智能体Agent模型设计方法。据此方法，不论什么植物的智能体设计，通过植物抗性实验定义不同植物智能体的相关参数后，就可以得到各类植物智能体。

本发明采用如下技术方案：

大气污染响应的植物智能体模型设计方法，其特征在于：包括如下部分

(1)剂量-反应模型及参数化定义：采用S形剂量反应曲线来建立植物剂量-反应的模型，并选定定义S形剂量反应曲线的四个参数；

(2)植物Agent内部状态集合：选取四个属性来抽象表达植物的个体伤害差异，包括植物类型、伤害阈值、中间反应剂量和伤害等级；

(3)植物Agent适应性行为规则：基于剂量-反应模型和四个属性进行植物Agent行为规则和植物Agent适应性参数定义，通过植物Agent行为规则和植物Agent适应性参数的变化来实现植物对响应环境的动态改变，建立植物Agent运行过程。

给出对数模型表示的S形剂量反应曲线：

其中，y是当剂量为x时的个别反应，E[y/x]是当剂量为x时的平均反应；α和δ分别是曲线的反应上、下限值；θ和β分别与所述S形剂量反应曲线的斜率及拐点相关。

对所述对数模型进行修改，得到含有中间反应剂量EC₅₀的植物剂量-反应模型：

所述四个参数包括基线反应、最大反应、中间反应剂量和斜率。