第1章 简介 1
1.1 CNA的复杂性与作战研究项目的简要历史 2
1.1.1 基本问题 2
1.1.2 将新科学应用于战争 8
1.1.3 战争和复杂性 13
1.1.4 ISAAC 16
1.1.5 EINSTein 19
1.2 背景和动机 25
1.2.1 兰彻斯特作战方程 25
1.2.2 人工生命 28
1.3 模型和仿真：一个启发式的讨论 32
1.3.1 定义 34
1.3.2 与现实世界的联系 36
1.3.3 数学模型 40
1.3.4 计算机仿真 42
1.3.5 复杂性的代价是什么 43
1.4 作战仿真 45
1.4.1 建模和仿真主计划 46
1.4.2 人类行为和指挥决策的建模 47
1.4.3 传统的仿真 48
1.4.4 建模技术的未来 50
1.5 基于多Agent的模型和仿真 51
1.5.1 自治Agent 52
1.5.2 基于多Agent建模的实质 53
1.5.3 基于Agent的仿真与传统的数学模型 55
1.5.4 基于多Agent的仿真与传统的AI 57
1.5.5 基于多Agent仿真的例子 58
1.5.6 基于多Agent仿真的价值 61
1.5.7 基于CA的和其他与EINSTein相关的作战模型 63
1.6 EINSTein作为更一般的复杂适应系统模型的例子 67
1.6.1 波斯湾场景 68
1.6.2 SCUDHunt 70
1.6.3 社会建模：暴乱和内乱 72
1.6.4 一般应用 73
1.6.5 统一行为模式 74
1.7 开发EINSTein的目标和成果 74
1.7.1 指挥和控制 75
1.7.2 模式识别 76
1.7.3 “如果会怎样”的实验 76
1.7.4 战争的基本原理 77
1.8 关于复杂系统的价值论本体 77
1.8.1 为什么是值 77
1.8.2 为什么是“价值论本体” 79
第2章 非线性动力学、确定性混沌和复杂适应性系统：入门指南 81
2.1 非线性动力学和混沌 82
2.1.1 简要发展历程 82
2.1.2 动态系统 85
2.1.3 确定性混沌 88
2.1.4 混沌的定性表征 102
2.1.5 混沌的定量描述 105
2.1.6 时间序列的预测和可预测性 112
2.1.7 混沌控制 113
2.2 复杂适应系统 115
2.2.1 参考文献 116
2.2.2 简史 118
2.2.3 一般性质：一个启发式讨论 120
2.2.4 复杂性度量 131
2.2.5 复杂性科学：一种新的世界观 147
2.2.6 人工生命 149
2.2.7 元胞自动机 155
2.2.8 自组织临界 168
第3章 非线性、复杂性和战争：适用性的八个层面 179
3.1 方法 180
3.2 第一层：战争复杂性的一般隐喻概念 182
3.2.1 隐喻是什么 183
3.2.2 隐喻和战争 185
3.2.3 隐喻转换 187
3.3 第二层：政策和策略的通用指南 193
3.3.1 新隐喻的启示 193
3.3.2 策略 193
3.3.3 组织结构 195
3.3.4 情报分析 196
3.3.5 战争特征时间尺度的策略制定 197
3.4 第三层：“常规”战争模型与方法 199
3.4.1 常规模型的真实性测试 199
3.4.2 非单调性和混沌 200
3.4.3 最小化建模 201
3.4.4 兰彻斯特方程的泛化 202
3.4.5 军备竞赛模型中的非线性动态性和混沌性 205
3.5 第四层：战场复杂性描述 206
3.5.1 源于时间序列数据的吸引子重构 207
3.5.2 分形与作战 207
3.5.3 历史数据中是否有战争中存在混沌性的证据 209
3.5.4 历史数据中是否有自组织临界特性的证据 210
3.5.5 用复杂系统理论工具来描述战争 211
3.5.6 用相对信息描述指挥控制过程 214
3.6 第五层：作战技术的提高 215
3.6.1 计算机病毒（“计算机作战”） 215
3.6.2 分形图像压缩 216
3.6.3 密码系统 218
3.7 第六层：作战辅助 219
3.7.1 用遗传算法完善坦克策略 220
3.7.2 战术决策辅助 224
3.7.3 分类器系统 226
3.7.4 如何使用遗传算法 227
3.7.5 战术图像Agent 228
3.8 第七层：综合作战环境 230
3.8.1 基于元胞自动机的作战仿真 230
3.8.2 基于多Agent的仿真 232
3.9 第八层：全新的作战概念模型 233
3.9.1 寄生决斗 233
3.9.2 渗透理论和指挥与控制过程 235
3.9.3 开发混沌性 236
3.9.4 模式识别 238
3.9.5 火蚁战争 244
第4章 EINSTein：数学基础 246
4.1 简介 246
4.2 设计理念 250
4.2.1 Agent层次 250
4.2.2 指导原则 252
4.3 抽象Agent体系结构 253
4.3.1 概述 254
4.3.2 数值的动态性 256
4.3.3 一般形式 257
4.3.4 EINSTein中的Agent 259
4.3.5 动作 260
4.3.6 特征 265
4.3.7 局部环境 269
4.3.8 实例 270
4.3.9 本体的划分 271
4.3.10 通信 272
4.3.11 公理逻辑本体 274
4.3.12 避免组合性爆炸 274
第5章 EINSTein：方法论 309
5.1 程序结构 309
5.1.1 源代码 309
5.1.2 面向对象 310
5.1.3 程序流 312
5.2 作战引擎 313
5.2.1 Agent 313
5.2.2 战场 315
5.2.3 Agent的感知参数 317
5.2.4 Agent个性 319
5.2.5 Agent动作选择 321
5.2.6 运动决策逻辑标志 333
5.2.7 元规则 334
5.2.8 决策逻辑 347
5.2.9 二义性解决逻辑 348
5.3 分队 350
5.4 作战 351
5.4.1 在1.0及之前版本中的实现 352
5.4.2 1.1版本及以后版本 362
5.5 通信 375
5.5.1 分队间通信权重矩阵 377
5.6 地形 377
5.6.1 1.0及之前版本 377
5.6.2 1.1或之后版本 380
5.7 搜寻和导航路径 382
5.7.1 路径搜寻 384
5.7.2 用户自定义路径的导航 390
5.8 指挥与控制 404
5.8.1 局部指挥 405
5.8.2 下属Agent 408
5.8.3 实例 408
5.8.4 全局指挥 409
附录1：增强型行为选择逻辑 415
概述 416
附录2：激活触发器状态 426
附录3：权值计算 434
基本响应激活函数 434
两个或多个特征的组合 438
组合类型-Ⅰ 439
组合类型-Ⅱ 440
组合类型-Ⅲ 445
附录4：通过内部特征空间调整权值 451
挤压函数 451
附录5：动作逻辑函数（ALF） 455
惩罚函数 459
附录6：Agent行为的预先可视化 461
研究对Agent行为的直觉 461
预期行为和涌现行为 462
第6章 EINSTein：行为样本 490
6.1 概述 490
6.1.1 仿真运行模式 492
6.1.2 观察 492
6.1.3 行为分类 494
6.2 案例研究1：兰彻斯特战斗 496
6.3 案例研究2：传统战斗前线（指南） 499
6.3.1 数据收集 500
6.3.2 “what if？”问题 501
6.3.3 生成适应度景象 509
6.4 案例研究3：爆炸式冲突 512
6.4.1 Agent密度图 514
6.4.2 空间熵 514
6.4.3 分形维和作战 517
6.4.4 损耗量 524
6.4.5 损耗率 527
6.5 案例研究4：分队对抗 532
6.5.1 背景 532
6.5.2 场景定义 533
6.5.3 武器装备的战技指标 535
6.5.4 兵力比例经验法则3:1 537
6.6 案例研究5：进攻 539
6.7 案例研究6：防御 544
6.8 案例研究7：涌动 546
6.9 案例研究8：非单调性 549
6.10 案例研究9：自生冲突 553
6.11 案例研究10：小型穿插 555
6.12 案例研究11：混合行为 558
6.12.1 旋进机动 558
6.12.2 随机防守 560
6.12.3 通信 563
6.12.4 局部指挥 564
6.12.5 全局指挥 566
第7章 训练Agent 568
7.1 背景 568
7.1.1 遗传算子 569
7.1.2 适应度景象 570
7.1.3 GA方法基础 573
7.1.4 GA的工作原理 576
7.2 GA在EINSTein中的应用 579
7.2.1 任务适应度度量 580
7.2.2 适应度函数 582
7.2.3 遗传算法在EINSTein中的使用 589
7.2.4 EINSTein中的GA搜索空间 591
7.3 GA训练实验 595
7.3.1 GA“训练”实验1（指南） 595
7.3.2 Agent“训练”实验2 606
7.3.3 Agent“训练”实验3 609
7.3.4 Agent“训练”实验4 611
第8章 结论与思考 614
8.1 EINSTein仿真系统 616
8.2 收获 619
8.3 成果 622
8.4 确认 624
8.4.1 EINSTein和JANUS 626
8.4.2 计算模型联合 627
8.5 未来工作 629
8.6 结束语 635
附录A 其他资源 636
A.1 通用资源 636
A.2 复杂适应系统研究资源 637
A.3 Agent 637
A.4 人工智能 638
A.5 人工生命 638
A.6 元胞自动机 639
A.7 混沌 640
A.8 复杂性 641
A.9 冲突和战争 641
A.10 模糊逻辑 642
A.11 游戏编程 642
A.12 遗传算法 643
A.13 信息可视化 643
A.14 机器学习 644
A.15 新闻组 644
A.16 哲学类资源 645
A.17 机器人学 645
A.18 仿真系统 646
A.19 群体智能 647
A.20 时间序列分析 647
附录B EINSTein主页 649
B.1 链接 649
B.2 屏幕截图 650
附录C EINSTein开发工具 652
附录D 安装EINSTein 653
D.1 版本 653
D.2 系统要求 653
D.3 安装EINSTein 654
D.4 运行EINSTein 655
附录E EINSTein简明用户指南 660
E.1 File菜单 660
E.1.1 Load… 660
E.1.2 Save 662
E.1.3 Exit 663
E.2 Edit菜单 663
E.2.1 Combat Parameters… 664
E.2.2 Red Data 665
E.2.3 Terrain 680
E.2.4 Territorial Possession 682
E.2.5 Multiple Time-Series Run Parameters 682
E.2.6 2-Parameter Fitness Landscape Exploration 683
E.2.7 1-Sided Genetic Algorithm Parameters 684
E.3 Simulation菜单 685
E.3.1 交互式运行模式 685
E.3.2 回放运行模式 686
E.3.3 多时间序列运行模式 686
E.3.4 2-Parameter Phase Space Exploration 690
E.3.5 单方遗传算法运行模式 692
E.3.6 Clear 697
E.3.7 Run/Stop Toggle 697
E.3.8 Step-Execute Mode 697
E.3.9 Step Execute for T Step 697
E.3.10 Randomize 698
E.3.11 Reseed Random Number Generator 698
E.3.12 Restart 698
E.3.13 Terminate Run 699
E.4 Display菜单 699
E.4.1 数据 699
E.4.2 转换背景颜色（Toggle Background Color） 701
E.4.3 追踪图 702
E.4.4 显示所有Agent（默认，Show All） 702
E.4.5 显示所有Agent（高亮受伤者） 702
E.4.6 只显示存活Agent 702
E.4.7 只显示受伤Agent 703
E.4.8 高亮显示单个分队 703
E.4.9 高亮显示指挥结构 703
E.4.10 活动图 705
E.4.11 前线视图 706
E.4.12 杀伤域图 707
E.4.13 领地占有图 708
E.4.14 缩放（Zoom） 710
E.5 On-the-Fly Parameter Changes菜单 710
E.6 Data Collection菜单 712
E.6.1 Toggle Data Collection On/Off 713
E.6.2 Set All 713
E.6.3 Capacity Dimension 713
E.6.4 Force Sizes 713
E.6.5 Center-of-Mass Positions 713
E.6.6 Cluster-Size Distribution 713
E.6.7 Goal Count 714
E.6.8 Interpoint Distance Distributions 714
E.6.9 Neighbor-Number Distributions 714
E.6.10 Spatial Entropy 714
E.6.11 Territorial Possession 715
E.6.12 Mission-Fitness Landscape(2-Parameter) 715
E.6.13 Calculate Capacity Dimension(Snapshot at time t) 716
E.7 Data Visualization菜单 716
E.7.1 2D Graphs（二维图形） 718
E.7.2 3D Graphs（三维图形） 729
E.8 Help菜单 732
E.8.1 Help Topics 732
E.8.2 About EINSTein 732
E.9 工具栏 734
E.9.1 工具栏含义 734
附录F EINSTein1.0（及之前）版本与1.1（及之后）版本的区别 737
F.1 工具栏和主菜单 737
F.2 主菜单的Edit选项和对话框 738
F.2.1 Agent参数 738
F.2.2 编辑地形类型 739
F.2.3 与作战有关的对话框 739
F.2.4 主菜单Simulation选项／对话框 743
F.2.5 主菜单Display选项 744
F.2.6 鼠标右键操作 746
附录G EINSTein的数据文件 748
G.1 1.0以及之前版本 748
G.1.1 输入数据文件 749
G.1.2 作战Agent输入数据文件 777
G.1.3 运行文件（Run-File） 778
G.1.4 地形输入数据文件 779
G.1.5 地形可修改的Agent输入数据文件 780
G.1.6 武器输入数据文件 781
G.1.7 双参适应度景象输入数据文件 782
G.1.8 单边遗传算法输入数据文件 786
G.1.9 通信矩阵输入数据文件 789
G.1.10 分队间互连矩阵输入数据文件 790
G.1.11 输出数据文件 791
G.2 1.1或之后版本 796
参考文献 801