40、关键基础设施的多形式建模与灾害传播研究

关键基础设施的多形式建模与灾害传播研究

1. 灾害传播与马尔可夫代理模型

在复杂环境中，灾害的传播是一个复杂的过程。通过马尔可夫代理（Markovian Agents）系统，可以对关键现象在异构环境中的传播进行分析。以地震传播模型为例，该模型可以直接应用于真实地理区域，其地图可以以标准图形格式下载。

该模型的地质特征由三个参数定义：
- 参数 1/μ：表示两个相邻单元格的平均遍历时间。
- 透射率参数 α：根据距离降低信号强度。
- 参数 σ：在每次发射时混合信号强度的三个级别。

这个模型具有很高的灵活性，并且整体计算成本在笔记本电脑上是可以承受的。

2. 关键基础设施建模的现状

目前，在关键基础设施建模方面，许多研究依赖于模拟技术。模拟可以评估故障对基础设施本身及其依赖基础设施的影响，但存在一定的局限性：
- 无法分析评估定量可靠性属性，如危险事件平均间隔时间、脆弱性、平均停机时间等。
- 无法验证模型的属性，如安全性相关属性（如达到不安全状态的可能性、两个指定基础设施同时不可用的可能性等）。

为了克服这些局限性，形式化方法被广泛应用。然而，随着系统复杂性和异构性的增加，单一建模语言往往不够用。因此，多形式主义技术被提出，它允许根据子系统的性质、复杂性和抽象层选择合适的建模形式，并为建模者提供整个系统的统一视图。模块化和组合性使得建模更加容易，并且可以重用组件。

常见的用于关键基础设施建模的图形形式主义包括：
| 形式主义 | 说明 |
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| 排队网络（QN） | 常用于分析计算机系统的