题目：多分辨率建模形式化与通用方法研究

多分辨率建模已成为严重阻碍分布式仿真发展而急需解决的最为现实的问题之一，也是现代建模与仿真技术面临的最基本和重大挑战之一。建模与仿真领域虽然从上世纪80年代早期就已展开多分辨率建模研究，并发展了十余种多分辨率建模方法，但在实际中却难以利用这些方法来建立符合特定应用需求、满足多分辨率建模目标的模型，其中重要的原因在于长期以来缺乏整体性和系统性地对多分辨率建模基础理论、通用的多分辨率模型形式化描述理论、建模方法和仿真框架的研究，致使多分辨率建模缺乏足够的理论支撑和指导，建模活动呈现无序性和盲目性。论文以“建模理论→建模方法→仿真实现→应用实践”为主线，系统、整体、深入研究多分辨率建模与仿真问题，目标是建立多分辨率建模形式化方法体系并提供一个通用、高效的多分辨率建模与仿真框架，主要内容及创新包括以下几个要点：1. 在多分辨率建模基础方面，通过分析分辨率之间的内在关系提出了模型分辨率的形式化定义，在此基础上界定了多分辨率建模的概念、基本对象和基本任务，然后提出了一套完备的有效多分辨率建模基本要求和多分辨率建模方法分类学。2. 在多分辨率模型描述理论的形式化方面，分析了多分辨率建模中的变结构问题，明确多分辨率系统的变结构性质，然后在分析目前几种主要的基于动态结构DEVS（Discrete Event System Specification）的变结构建模方法的基础上，提出了一种新的多分辨率模型形式化描述理论—多分辨率DEVS（Multi-Resolution DEVS，MR-DEVS），并对其主要性质包括耦合封闭性进行了证明。MR-DEVS是对多种动态结构DEVS的融合和扩展，能够从根本上捕获所有的多分辨率建模特征，包括通过反射性自适应分辨率变化、利用一致性映射函数描述模型一致性关系和对上下因果关系进行建模、通过子实体耦合函数实现涌现行为建模等。论文给出了一个建模实例来说明MR-DEVS的应用方法及其效果。3. 在多分辨率建模方法的形式化方面，分析了基本对象模型（Base Object Model，BOM）的基本原理以及用BOM进行多分辨率建模的可行性，在此基础上提出了三种基于BOM的多分辨率建模模式，分别是基于BOM模式聚合的组合模式、基于BOM实例聚合的共享模式以及为同一个BOM开发多个不同分辨率组件实现的桥模式；然后基于MR-DEVS对BOM进行了多分辨率建模特征（包括分辨率控制机制和模型一致性关系）扩展，从而建立起了多分辨率建模形式化方法—多分辨率使能BOM（Multi-resolution Enabled BOM，MEBOM）。MEBOM不仅与MR-DEVS一样能够捕获所有的多分辨率建模特征，还能利用BOM自身的优势实现模型重用、互操作和可组合等分布交互仿真要求的多重目标。4. 在多分辨率仿真的实现方面，提出并论述了MEBOM模型仿真组件通用设计模式（MEBOM Component Implementation Patterns，MBCIPs），包括实现BOM模式聚合的组合模式仿真框架、实现BOM实例聚合的共享模式仿真框架以及实现同一个BOM多种不同分辨率实现动态切换的桥模式仿真框架。MBCIPs能够统一、规范多分辨率模型仿真组件实现框架和设计方法，实现仿真组件的重用和快速组合，提高仿真开发效率，并能充分利用模式技术提高多分辨率建模的灵活性、可伸缩性，有效控制仿真成本提高仿真效率，对大规模（复杂系统）分布交互仿真具有重要的现实意义。5. 在多分辨率建模过程的规范化方面，将基于BOM的多分辨率建模活动与联邦开发与执行过程（Federation Development and Execution Process，FEDEP）集成在一起，建立起了基于BOM和FEDEP的多分辨率建模全过程规范，可促进多分辨率建模活动的有序性和高效性，从建模与仿真全过程所有环节确保多分辨率建模的有效性。6. 在应用实践方面，讨论了上述研究成果在云仿真平台中的应用以及与高层建模工具的集成问题，并对高层建模工具的多分辨率建模功能进行了设计，然后结合实例给出了论文提出方法的应用方法和步骤。以上诸方面形成一个“建模-仿真”一体化、通用的多分辨率建模形式化体系和整体解决方案，以期解决目前众多多分辨率建模方法面临的共同问题和阻碍多分辨率建模深入发展和广泛应用的瓶颈问题。