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2025年, 第45卷, 第5期 刊出日期:2025-05-27
  

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  • 张子扬, 宋建涛, 陈双敏, 辛士庆, 屠长河
    系统科学与数学. 2025, 45(5): 1339-1360. https://doi.org/10.12341/jssms240504
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    Voronoi图(VD)是计算几何中用于空间划分的工具,广泛应用于多个领域.随着扫描技术的提升,研究领域已从曲面内部拓展到点云曲面.利用VD与Delaunay三角剖分(DT)的对偶关系直接计算受点云曲面约束的VD.通过DT生成候选面片,评估其与点云曲面的贴合度,并使用混合整数规划选取满足流形约束且最贴合的面片.这种方法允许从保留的三角面片中直接生成受约束的VD.这是首次将点云曲面用作VD约束的研究,且其有效性已通过实验证明.
  • 谭莹莹, 徐仝友, 寇菲丹, 刘松
    系统科学与数学. 2025, 45(5): 1361-1371. https://doi.org/10.12341/jssms240500
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    简单无向图的拉普拉斯矩阵的次小特征值被称为图的代数连通度.对于通信拓扑为无向图的一阶多智能体系统,代数连通度越大,系统的一致性收敛速率越快.文章将一种边重连(即删边再加边)的图运算方法,用于优化多智能体系统的通信拓扑结构,使其对应图的代数连通度增加幅度最大,并提出了增加通信拓扑图的代数连通度,降低系统通信量的算法.对一个含有六个多智能体组成的系统进行仿真实验可知,该算法可提高多智能体系统误差趋于零的速度,加快系统的一致性收敛速率,并且通过减少系统达到一致时的通信次数,降低系统的通信量.
  • 谢嘉诚, 熊菊霞, 何镇江
    系统科学与数学. 2025, 45(5): 1372-1385. https://doi.org/10.12341/jssms240495
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    针对黏菌算法(SMA)在解决风电场布局优化(WFLO)问题时存在的寻优能力差,求解精度不足及SMA收敛速度慢,容易陷入局部极值等缺陷,提出了一种基于自适应收缩和遗传学习策略的改进型黏菌算法(A-GLSMA).首先,根据实际环境建立了风电场布局模型.然后,针对SMA易陷入局部极值等问题,提出了基于遗传学习策略的改进黏菌算法(GLSMA),以提升SMA的收敛速度和全局搜索能力.最后,针对风电场布局优化问题,采用最大值规则编码解向量,并设计了一种自适应收缩策略,利用风机的发电量来更新黏菌的位置,从而提高求解精度.仿真实验表明:在19个测试函数上,GLSMA相比于SMA,灰狼优化算法(GWO),樽海鞘群优化算法(SSA),鲸鱼优化算法(WOA)和遗传学习粒子群优化算法(GLPSO)等五种算法,具有更快的收敛速度和更高的寻优精度,并且A-GLSMA相比于遗传算法(GA),在求解两种风向分布下的WFLO问题时具有一定的性能优势.
  • 秦小林, 刘云浩, 邓力华, 李菲
    系统科学与数学. 2025, 45(5): 1386-1399. https://doi.org/10.12341/jssms240136
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    数学类人答题是自动推理的重要组成部分,属于认知智能的研究重点,长期以来受到众多学者的广泛关注.数学类人答题需要模拟人对数学知识的理解、表示和推理,其中知识表示是语义理解和知识推理的基础.针对数学知识表示的逻辑关联问题,提出了一种数学知识图谱的构建新方法.通过将数学谓词和对象分别理解为关系和实体,借助规则实例化,将题目和规则知识统一用知识图谱表示;通过基于子图同构的结构匹配实现单步推理,有效应用于不含有复杂表达式的数学问题的自动求解,并生成类人作答过程.实验结果表明,通过本文提出的数学知识图谱方法,可以实现作答结果正确且风格类人.
  • 罗松, 曹艳华
    系统科学与数学. 2025, 45(5): 1400-1412. https://doi.org/10.12341/jssms23550
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    传统神经网络通过神经元权重处理,作用于实值的输入与输出.为探究在神经网络中引入虚数的影响,文章采用两种深度学习方法来求解含时薛定谔方程,其中内嵌物理知识神经网络(physics informed neural network,PINN)注重于将物理方程和边界条件作为约束加入更加符合物理规律的神经网络训练过程,而深度伽辽金方法(deep Galerkin method,DGM)则利用神经网络的非线性拟合能力最小化残差来逼近真实的解析解.数值实验结果表明,神经网络有无将虚数剔除对所得数值解没有实质影响,复数运算可以重新用实数张量表示,所以这两种深度学习方法用于求解含时薛定谔方程是可行的,在避免网格相关限制的同时,极大简化了求解过程.神经网络在数值计算中所展现出的高精度逼近,不仅简单易行,而且还拥有极强的并行计算能力.
  • 吴婷婷, 高健
    系统科学与数学. 2025, 45(5): 1413-1421. https://doi.org/10.12341/jssms240369
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    循环码是线性码的一个重要子类,由于其具有高效的编码和译码算法,因此在数据存储系统、通信系统等领域具有广泛的应用.文章研究了有限域$\mathbb{F}_5$上的由三个非零元素$\alpha$,$\alpha^e$,$\alpha^s$定义的循环码$\mathcal{C}_{(1,e,s)}$,其中$\alpha$是$\mathbb{F}_{5^m}$的本原元,$m$是正整数,$s=\frac{5^m-1}{2}$,$2\leq e\leq 5^m-2$.首先,给出了当$e=5^h-2$,其中$1\leq h\leq m$时,五元循环码$\mathcal{C}_{(1,e,s)}$是最优码的充要条件,并且,基于提出的充要条件,通过分析某些多项式的不可约因式的情况,证明了当$m$是大于等于$3$的奇数,$h$分别取$2,m-2,m-1$时,循环码$\mathcal{C}_{(1,e,s)}$均是参数为$[5^m-1,5^m-2m-2,4]$的最优码;其次,当$e=4(5^h+1)$,其中$0\leq h\leq m-1$时,通过分析某些方程组的解的情况,证明了当$m$是大于等于$3$的奇数,$h$取$0$时,循环码$\mathcal{C}_{(1,e,s)}$是参数为$[5^m-1,5^m-2m-2,4]$的最优码.文章对于文献(Wu等,2023)提出的两个公开问题的解决有一定程度的推进.
  • 徐猛, 毛玮, SHEPHERD Simon, HARRISON Gillian
    系统科学与数学. 2025, 45(5): 1422-1437. https://doi.org/10.12341/jssms23654
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    文章从自动驾驶汽车市场发展角度,围绕私人汽车与共享自动驾驶汽车的市场发展特征进行动力学分析.结合自动驾驶技术发展现状,通过选取居民对自动驾驶技术信任度、购买意愿、使用意愿以及共享自动驾驶汽车服务可达性等指标衡量自动驾驶汽车市场发展,提出自动驾驶汽车市场发展系统动力学模型.以北京为例,分析其从2014年至2050年的汽车市场发展情况,以及在2024年至2050年自动驾驶汽车的数量变化情况,并估计自动驾驶汽车的市场份额.结果表明:自动驾驶汽车数量将在2040年超过传统汽车;预计到2050年,自动驾驶汽车市场份额将超过90%.进一步地,构建自动化驾驶技术发展、共享自动驾驶汽车推广等发展方案,对自动驾驶汽车应用场景进行拓展建模分析.结果显示:自动驾驶技术快速发展,将会吸引更多居民使用私人自动驾驶汽车;推广共享自动驾驶汽车,能够有效减少未来私人自动驾驶汽车的购买量.文章为未来城市自动驾驶汽车发展提供了参考.
  • 方心, 张成元, 柴建, 汪寿阳
    系统科学与数学. 2025, 45(5): 1438-1454. https://doi.org/10.12341/jssms250013
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    时间序列的波动性和非线性特征导致建模预测难而受到学者们的广泛关注,研究结合分解集成框架实现有效信息提取及建模以提高预测精度.相应地,提出预测方法包括四个主要步骤:首先以完全自适应噪声集合经验模态分解(CEEMDAN)方法进行数据分解;其次,通过样本熵(SE)对分解序列进行重组;第三,使用持续法(persistence,PER)、卷积神经网络(CNN)、门控循环单元(GRU),对重组的低、中、高频序列进行预测;最后,基于蚁狮优化(ALO)算法优化各分量预测结果权重,实现优化集成预测.以西安市小时PM2.5浓度为预测目标,结果表明,文章所提的ALO-CEEMDAN-SE-(PER-CNN-GRU)预测框架显著优于基准模型,最终预测误差最小(2.53%),验证了分解集成框架与先进的神经网络混合模型在PM2.5预测中的优越性.
  • 郭文强, 陈思琪, 雷明, 梁蕴泽, 高雅琪
    系统科学与数学. 2025, 45(5): 1455-1470. https://doi.org/10.12341/jssms240290
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    针对企业和低碳服务提供商在建立供应链联盟中合作行为的演化过程,借助演化博弈理论与突变论将传统博弈的复制动态方程转化为尖点突变模型,建立包含高斯白噪声的随机动力学系统,同时引入弹性测度指标定量描述系统对扰动的吸收程度.最后,通过仿真实验进一步分析了相关参数变化对联盟非线性演化及弹性的影响.结果表明:当博弈参数组合在突变集内部时,存在双模态现象及扰动性突变;当博弈参数组合越过突变集边界时,联盟状态发生结构性突变;超额收益与惩罚力度在超过一定阈值时,对系统弹性具有正向影响作用;联盟成员协同度在某一阈值内对系统弹性具有负向影响作用,当其增加到某一阈值时,系统弹性减小,可使联盟成员由“不参与”向“参与”策略演化,最终稳定于“参与”策略.
  • 王玉燕, 丁露萍, 霍宝锋
    系统科学与数学. 2025, 45(5): 1471-1493. https://doi.org/10.12341/jssms240085
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    企业必须选择与自身发展相匹配的直播带货方式才能通过直播销售获得盈利.文章考虑了制造商自播、委托网红直播和自播+网红直播的三种直播带货方式,基于博弈理论,构建了直播电商供应链模型,研究主播的带货能力和流量效应对供应链成员的决策的影响,以及制造商的最佳直播带货方式.研究发现:1)主播提升带货能力有助于提高产品价格和主播的努力水平;网红的流量效应越强,产品价格和产品销量越高.2)网红直播间的产品价格并不总是低于制造商自播时的价格,其大小关系与网红的带货能力有关.3)自播+网红直播是最有利于制造商盈利和扩大市场占有率的直播带货方式.文章的结论有助于直播电商供应链的成员合理地决策,有助于企业间更好地合作.
  • 袁瑞萍, 曾旺, 杨洋, 李俊韬, 梁凯博
    系统科学与数学. 2025, 45(5): 1494-1507. https://doi.org/10.12341/jssms240576
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    针对网络货运平台同质化定价引发的恶性竞争等问题,文章在双边市场理论基础上,综合考虑平台技术因素与用户质量因素的交互影响,构建差异化定价博弈决策模型,给出了不同用户归属下的最优定价策略,并分析了技术水平和用户质量水平因素对最优定价的影响.研究发现:双边单归属时,平台采取两部制收费策略更优,此时平台利润与其技术水平和用户质量水平成正比.双边异归属时,平台最优定价策略存在均衡条件.当其他因素不变时,用户质量水平越高则两部制定价策略越优,技术水平越高,则仅收取注册费策略更优.双边部分多归属时,仅收取注册费的定价策略更优,此时技术水平与用户质量水平都对货运平台利润产生正向影响,但技术水平提高带来的效益提升幅度更大.
  • 张瑶佳, 巩在武, 李明
    系统科学与数学. 2025, 45(5): 1508-1523. https://doi.org/10.12341/jssms240168
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    “一带一路”沿线地区政治局势多变、经济发展不平衡、自然灾害频发、地缘环境错综复杂,开展地缘风险评估是推进“一带一路”建设的前提和基础.针对中缅地缘关系与投资安全风险评估中现实存在的信息不完备和知识不确定等问题和困难,文章综合采用贝叶斯网络、云模型、DS证据理论等不确定性人工智能评估方法交叉融合的技术途径,构建了数据与知识驱动的中缅地缘关系与投资安全风险评估模型,并开展了风险评估与情景态势推演,旨在为海外投资安全风险预警提供技术支持和对策建议.
  • 张少军, 蒋瑞, 高文涛, 杨泽江
    系统科学与数学. 2025, 45(5): 1524-1542. https://doi.org/10.12341/jssms23739
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    为推动保险业高水平对外开放和构建公平的市场竞争环境,银保监会于2019年发布《中华人民共和国外资保险公司管理条例实施细则》,统一了中外资部分监管政策.在既要对外开放又要加强监管的宏观背景下,文章基于《中华人民共和国外资保险公司管理条例实施细则》这一自然实验,从监管统一视角出发,采用寿险公司微观数据进行分析,研究寿险公司经营模式的变化及其影响机制.研究结果表明:1)监管政策的统一有效增加了外资寿险公司的经营稳定性,使其在经营模式上更趋向于负债驱动型经营模式.2)监管政策的统一通过增加寿险公司流动性创造水平进而提升了寿险公司的经营稳定性.3)相比规模较小、监管严格的寿险公司,监管统一政策对规模较大、被给予监管宽容的寿险公司影响更小.本研究从监管统一视角为进一步扩大保险市场高水平制度型开放,防止监管套利,推动保险公司回归保障有效防范系统性风险提供了政策启示.
  • 李德龙, 成钰, 柴瑞瑞, 师志鸿, 王天华
    系统科学与数学. 2025, 45(5): 1543-1565. https://doi.org/10.12341/jssms23612
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    人脸识别系统在地铁涉恐防暴事前防御中发挥着岗哨作用和信号威慑作用,但考虑到地铁站点安检资源配置存在不平衡性,多站点的协同配置效力问题还有待进一步丰富.文章将人脸识别系统作为识别暴恐分子的前置端口和涉恐防暴的信号载体,构建了基于暴恐分子情绪和有限袭击资源的地铁涉恐防暴安检信号博弈模型,并通过数值分析研究了暴恐分子派遣的相对成本系数和情绪参量对相关阈值的影响规律.研究发现,第一,不存在两类安检部门都采取伪装策略的分离均衡路径,情绪参量影响混同均衡路径中暴恐分子对不同信号下弱势安检部门的后验概率边界,而安检部门伪装成本将决定自身的信号策略.第二,当人脸识别系统的开启成本高于某一阈值时,安检部门收益与自然赋予弱势安检部门比例正相关,同时,该阈值也与暴恐分子袭击资源的总量正相关.第三,人脸识别系统对高识别度暴恐分子的识别率越大,对低识别度暴恐分子的识别率越小,则相对成本系数对后验概率决策阈值的影响敏感度越小,概率判断标度对相对成本系数决策阈值影响敏感度越大.
  • 马强, 高雅, 王红, 韩海涛
    系统科学与数学. 2025, 45(5): 1566-1587. https://doi.org/10.12341/jssms240020
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    自2015年中国启动新一轮电力体制改革以来,建立以单轨制为基础的电力现货市场逐渐成为国内各地电力市场关注的焦点,但截至目前,单轨制电力现货市场尚未建立起成熟的电价预测模型,发售电公司、电力交易中心、电力用户也无法充分利用电价预测数据进行辅助决策以获得最佳收益.因此,文章提出一种基于电价形成机制与XGBoost算法的电价预测模型.首先,根据单轨制电力现货市场采用的边际出清电价形成机制与特有的报价规则,通过分段函数拟合全网统一的累计报价曲线,并且结合发电企业的报价策略建立全网统一出清电价预测模型;其次,根据单轨制电力现货市场公布的有关数据,利用XGBoost算法进行特征选择与求解发电企业每日不同的阶梯型报价策略;最终,通过高度自动化的Optuna算法对模型进行超参数优化.实验对比结果表明,文章电价预测模型相对于直接代入数据的XGBoost算法具有更强的解释性和准确性,并且证明XGBoost算法相对于梯度提升回归树算法和随机森林算法对报价策略的预测精度更高,从而验证了文章模型在单轨制电力现货市场电价预测方面的优越性和有效性.
  • 王璐, 郭吉星
    系统科学与数学. 2025, 45(5): 1588-1606. https://doi.org/10.12341/jssms240047
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    考虑中美汽车产业积分政策差异,在企业平均燃料消耗量规制、企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分单独管理规制及双积分政策三种情境下,构建汽车制造商双寡头古诺博弈模型,求解并对比了不同情境下的最优决策,得到如下结论:积分单独管理规制在推动新能源汽车产量提升、抑制燃油汽车生产以及提升总产值方面的作用效果稳定,不受政策参数的影响,而双积分政策的作用效果只有当积分交易价格高于某个阈值时才能释放.双积分政策能够通过积分价格信号的调整,达到比积分单独管理规制更好的政策效果.因此,双积分政策展现出更高的灵活性和适应性.两种积分政策都有助于降低新能源汽车的价格,从需求侧引导消费者的绿色购买行为.政策对不同市场参与者的影响具有异质性.积分单独管理规制有利于新能源汽车制造商,而当积分价格足够高时,双积分政策对传统制造商的激励更强.给予新能源汽车一定的核算优惠,双积分政策更易于跨越最低积分交易价格的“死亡之谷".研究有助于深入剖析汽车产业积分政策的微观与宏观作用机理,为双积分政策的优化和完善提供参考借鉴.
  • 郭晓乐, 冉波
    系统科学与数学. 2025, 45(5): 1607-1618. https://doi.org/10.12341/jssms240855
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    文章旨在研究一类带有不确定数据的极大极小分式半无限优化问题的鲁棒最优性条件和对偶性理论.首先,借助鲁棒优化方法,Dinkelbach方法和鲁棒型约束规格条件,建立该不确定优化问题的鲁棒最优性条件.随后,引入它的混合型鲁棒对偶问题,并刻画它们之间的鲁棒对偶性质.作为特例,研究平方和凸多项式结构的极大极小分式半无限优化问题的最优性条件与平方和松弛性性质.
  • 郭枫, 何亮, 孙祥凯
    系统科学与数学. 2025, 45(5): 1619-1628. https://doi.org/10.12341/jssms240783
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    文章旨在研究求解线性等式约束凸优化问题的一类具有可变质量的Tikhonov正则化原始对偶惯性动力系统.借助适当的假设条件和能量函数,首先得到沿该系统所生成轨道的原始对偶间隙、目标函数残差、可行性违反度、速度向量以及目标函数梯度范数的收敛速率.随后证明该动力系统的解轨道强收敛于该线性等式约束优化问题的最小范数解.最后,借助数值实验解释所得理论结果.
  • 高建清, 陈莉婷, 郑晶
    系统科学与数学. 2025, 45(5): 1629-1642. https://doi.org/10.12341/jssms23780
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    已有的台风灾害经济损失指数预测模型,大多基于评估数据的预测,忽略了对历史数据的应用.现有基于案例推理(case-based reasoning,CBR)的台风灾害研究鲜有考虑案例调整情形,而相比最相似历史案例的方案,调整后的方案能提高决策的精确性.为此,文章融入案例调整提升台风灾害经济损失指数预测.利用动态时间规整算法和K近邻(K-nearest neighbor,KNN)算法构建目标台风的建议解,并创新性地引入属性差异修正方法(attributedifference revision,ADR)获得目标台风的修正值,进而集结建议解和修正值得到预测值.通过与其他预测模型的对比分析与实证研究,基于案例调整的预测模型准确率更高,预测结果更加稳定.
  • 徐晨
    系统科学与数学. 2025, 45(5): 1643-1650. https://doi.org/10.12341/jssms23727
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    文章研究了工件可拒绝的双代理单机多任务排序问题,双代理之间不可打扰,考虑了最大完工时间为目标的模型.给定总拒绝成本的允许上限,每个工件有两个选项:接受或拒绝.由于该问题是NP难的,为该问题设计了伪多项式动态规划算法,$n_A^2$-近似算法以及完全多项式时间近似方案.