基于Multi-Agent的股票市場(chǎng)分布式仿真方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及分布式仿真技術(shù)，為提供一種分布式環(huán)境中基于Multi-Agent思想的股票市場(chǎng)仿真方法，仿真方法中包括仿真方法模塊組成、仿真調(diào)度和同步策略、仿真通信策略、交易中心運(yùn)行邏輯以及主體Agent運(yùn)行邏輯。該方法專用于股票市場(chǎng)仿真，具有易用性、高并發(fā)性、運(yùn)行穩(wěn)定性。本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，基于Multi-Agent的股票市場(chǎng)分布式仿真方法，包括交易中心、消息分發(fā)中心、主體Agent；交易中心單獨(dú)部署在一個(gè)節(jié)點(diǎn)，消息分發(fā)中心單獨(dú)部署在一個(gè)節(jié)點(diǎn)，Agent均勻部署在剩余節(jié)點(diǎn)。本發(fā)明主要應(yīng)用于分布式仿真。
【專利說(shuō)明】基于Mult1-Agent的股票市場(chǎng)分布式仿真方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及分布式仿真技術(shù),具體講,涉及基于Mult1-Agent (多主體)的股票市場(chǎng)分布式仿真方法。
技術(shù)背景
[0002]隨著SF1-ASM的問(wèn)世以及復(fù)雜系統(tǒng)理論的發(fā)展，行為經(jīng)濟(jì)學(xué)成為研究經(jīng)濟(jì)和金融問(wèn)題的一種新型手段，行為金融學(xué)依賴于計(jì)算機(jī)仿真，需要計(jì)算機(jī)仿真方法的支持，SF1-ASM,全稱為 The Santa Fe Institute Artificial Stock Market,是一個(gè)被公認(rèn)的多主體仿真平臺(tái)，由圣達(dá)菲研究所開(kāi)發(fā)維護(hù)的人工股票市場(chǎng)，采用了 Mult1-Agent的思想仿真復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)，SF1-ASM之后又出現(xiàn)了如SWARM、Repast, MASON、Ascape、StarLogo等復(fù)雜系統(tǒng)仿真平臺(tái)，SWARM是由圣達(dá)菲研究所開(kāi)發(fā)維護(hù)的另一個(gè)人工股票市場(chǎng)，使用Object-c編寫(xiě)，Repast是一個(gè)開(kāi)源的復(fù)雜系統(tǒng)仿真平臺(tái)，MASON的全稱是Mult1-Agent Simulator OfNeighborhoods,由美國(guó)喬治梅森大學(xué)的演化計(jì)算實(shí)驗(yàn)室和喬治梅森大學(xué)的社會(huì)復(fù)雜性研究中心共同開(kāi)發(fā)和維護(hù)的多主體仿真平臺(tái)，Ascape是用于開(kāi)發(fā)和分析主體仿真模型的開(kāi)源軟件框架，StarLogo是由麻省理工學(xué)院的媒體實(shí)驗(yàn)室和教育工程共同維護(hù)開(kāi)發(fā)的多主體仿真平臺(tái)。這些平臺(tái)所采用的仿真方法大抵都是基于Mult1-Agent思想，不同之處在于其架構(gòu)不同，Agent調(diào)度方法不同，Agent之間的關(guān)系定義不同，Π設(shè)計(jì)不同，相同之處在于他們都運(yùn)行在單機(jī)上，并且適用于一般性的復(fù)雜系統(tǒng)，系統(tǒng)中沒(méi)有明顯的交易中心模塊，由于它們的通用性，金融研究者在使用的時(shí)候需要進(jìn)行大量的編碼才能使用這些通用的復(fù)雜系統(tǒng)仿真平臺(tái)改造成適用于金融市場(chǎng)的仿真平臺(tái)，其次，隨著仿真規(guī)模的增大，單機(jī)平臺(tái)的仿真時(shí)間很長(zhǎng)，而且，在單機(jī)上仿真時(shí)，不能真實(shí)模擬出現(xiàn)實(shí)社會(huì)中投資者之間的完全并發(fā)關(guān)系，于是，金融研究者開(kāi)始尋求分布式金融系統(tǒng)仿真平臺(tái)?，F(xiàn)階段分布式復(fù)雜系統(tǒng)仿真平臺(tái)屈指可數(shù)，主要有R印astHPC、D-MASON、ATOM等，其中ItepastHPC和D-MASON分別是Repast和MASON的集群版本，RepastHPC的仿真方法是對(duì)Itepast的仿真方法的擴(kuò)展，即在原本的仿真方法中加入了集群通信以及集群節(jié)點(diǎn)之間的同步策略，在Agent的調(diào)度時(shí)，以節(jié)點(diǎn)為單位進(jìn)行調(diào)度，節(jié)點(diǎn)內(nèi)部的調(diào)度策略采用的是與Repast相同的方法，節(jié)點(diǎn)之間的通信采用的是MPI，即消息傳遞接口。D-MASON在節(jié)點(diǎn)內(nèi)部的調(diào)度、仿真等都與MASON無(wú)異，同R印astHPC—樣在節(jié)點(diǎn)之間加入了通信和同步，通信策略采用的是JMS協(xié)議，即Java消息服務(wù)。R印astHPC和D-MASON的問(wèn)題在于這兩中仿真方法都是一種通用型的復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)仿真，股票市場(chǎng)同普通的復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)的差別在于股票市場(chǎng)存在一個(gè)或者多個(gè)交易中心，其與普通Agent的功能、適應(yīng)性、通信壓力等差別較大，無(wú)法直接適用于股票市場(chǎng)。ATOM的全稱是ArTificial Open Market,是一個(gè)開(kāi)源的專用于股票市場(chǎng)的分布式仿真平臺(tái),ATOM中的分布式主要用于將一個(gè)Agent的計(jì)算開(kāi)銷以及交易中心的計(jì)算開(kāi)銷分布到多個(gè)節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行，其仿真方法中避免使用多線程或多進(jìn)程實(shí)現(xiàn)Agent的并發(fā)運(yùn)行，Agent行為由主程序按公平方式輪詢執(zhí)行，這種方式受限于單機(jī)平臺(tái)中“Round”的概念，并沒(méi)有真正實(shí)現(xiàn)Agent之間的并發(fā)性。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為克服現(xiàn)有仿真技術(shù)的不足，本發(fā)明旨在提供一種分布式環(huán)境中基于Mult1-Agent思想的股票市場(chǎng)仿真方法，仿真方法中包括仿真方法模塊組成、仿真調(diào)度和同步策略、仿真通信策略、交易中心運(yùn)行邏輯以及主體Agent運(yùn)行邏輯。該方法專用于股票市場(chǎng)仿真，具有易用性、高并發(fā)性、運(yùn)行穩(wěn)定性。本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，基于Mult1-Agent的股票市場(chǎng)分布式仿真方法，包括交易中心、消息分發(fā)中心、主體Agent ;交易中心單獨(dú)部署在一個(gè)節(jié)點(diǎn)，消息分發(fā)中心單獨(dú)部署在一個(gè)節(jié)點(diǎn)，Agent均勻部署在剩余節(jié)點(diǎn)；
[0004]所述Agent是具有適應(yīng)能力、學(xué)習(xí)能力、主動(dòng)性等特性的獨(dú)立個(gè)體；
[0005]所述交易中心接收所有Agent提交的股票訂單，并對(duì)這些訂單做撮合處理，同時(shí)將訂單撮合結(jié)果以及市場(chǎng)行情告知Agent ；Agent通過(guò)向交易中心提交訂單或者發(fā)送消息而影響交易中心的市場(chǎng)行情；所述交易中心還需要維護(hù)A-N表，以及控制輪次(Round)同
I K
少；
[0006]所述消息分發(fā)中心用于轉(zhuǎn)發(fā)計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)之間的通信消息。
[0007]所述Agent和Agent之間以及Agent和交易中心的交互采用集中式,并且所有的通信都是異步的；所述Agent部署在不同的節(jié)點(diǎn)之上，每一個(gè)用于部署Agent的節(jié)點(diǎn)都有
一個(gè)控制線程-控制器(Controller) ,Controller需要負(fù)責(zé)調(diào)度Agent的運(yùn)行以及控制
Agent之間的信息傳輸，同時(shí)每個(gè)節(jié)點(diǎn)上的Controller都需要存儲(chǔ)一份Agent和節(jié)點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)表，簡(jiǎn)稱:A-N表，A-N表用于記錄每個(gè)Agent被部署在哪個(gè)節(jié)點(diǎn)上，并且不同節(jié)點(diǎn)上的A-N表需要保證實(shí)時(shí)一致性，由所有節(jié)點(diǎn)上的Controller負(fù)責(zé)同步A-N表；
[0008]所述Agent都是一個(gè)單獨(dú)的線程獨(dú)立運(yùn)行，所述Agent的調(diào)度是指Agent線程的調(diào)度，所有的Agent都受到其所在節(jié)點(diǎn)上的Controller的調(diào)度；每個(gè)節(jié)點(diǎn)上的Controller維持一個(gè)線程池；所述的調(diào)度共分兩種情形可供用戶選擇，一種調(diào)度策略是所有Agent按步運(yùn)行，此處的“步”稱為Round,—個(gè)或者多個(gè)Round組成一個(gè)時(shí)間段(Tick),記一個(gè)Tick中共有X個(gè)Round，X為一個(gè)定制的參數(shù)，Agent在運(yùn)行結(jié)束第X個(gè)Round之后，需要阻塞等待其他Agent的第X個(gè)Round結(jié)束，即Agent之間的Round應(yīng)該同步；Agent的Round同步，需要保證I):每個(gè)節(jié)點(diǎn)運(yùn)行的Round—致；2)節(jié)點(diǎn)內(nèi)部所有Agent運(yùn)行的Round—致；仿真過(guò)程的全局Round由交易中心節(jié)點(diǎn)記錄和維護(hù),每個(gè)節(jié)點(diǎn)所有的Agent運(yùn)行完第X個(gè)Round之后，由Controller線程通知交易中心節(jié)點(diǎn)，并且此節(jié)點(diǎn)阻塞，當(dāng)所有節(jié)點(diǎn)的Controller都運(yùn)行完X個(gè)Round之后，仿真進(jìn)入下一個(gè)運(yùn)行周期。
[0009]所述交易中心的作用是對(duì)所有接收到的訂單進(jìn)行撮合處理，交易中心接收來(lái)自Agent的訂單消息，根據(jù)撮合機(jī)制對(duì)訂單進(jìn)行撮合處理，如果買(mǎi)或者賣訂單隊(duì)列中沒(méi)有能夠與其匹配的訂單，則依據(jù)撮合機(jī)制將訂單插入買(mǎi)或者賣訂單隊(duì)列；如果撮合成功，則根據(jù)買(mǎi)賣訂單的Agent ID將撮合價(jià)格、撮合數(shù)量、撮合時(shí)間等信息發(fā)送給相應(yīng)的Agent。
[0010]與已有技術(shù)相比,本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)與效果:
[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有仿真技術(shù)相比，是一個(gè)專用于股票市場(chǎng)的仿真方法，對(duì)于金融研究人員而言具有易用性；同時(shí)具有獨(dú)立的交易中心模塊，能夠承受大量Agent的并發(fā)訪問(wèn)；仿真方法的調(diào)度和同步策略以Tick為同步單位，以Round為運(yùn)行單位，仿真粒度較細(xì)，適用于更一般的仿真需求；仿真的通信策略具有異步性，仿真中的消息傳遞無(wú)需阻塞，與現(xiàn)實(shí)社會(huì)更相符，同時(shí)在一定程度上減少了系統(tǒng)仿真時(shí)間；結(jié)點(diǎn)內(nèi)部線程池的使用，使得節(jié)點(diǎn)負(fù)載減小。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1模塊和部署圖。
[0013]圖2通信結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖3節(jié)點(diǎn)內(nèi)部Agent的通信過(guò)程。
[0015]圖4節(jié)點(diǎn)之間Agent的通信過(guò)程。
[0016]圖5從Agent到交易中心的通信過(guò)程。
[0017]圖6從交易中心到Agent的通信過(guò)程。
[0018]圖7交易中心運(yùn)行邏輯圖。
[0019]圖8Agent運(yùn)行邏輯圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]本發(fā)明提出的分布式股票市場(chǎng)仿真方法，基于Mult1-Agent建模，包括交易中心、異步消息分發(fā)中心和Agent三大模塊,通過(guò)Agent和Agent之間、Agent和交易中心之間的相互通信和相互作用仿真股票市場(chǎng)，其中涉及到了 Agent的調(diào)度方法，Agent之間以及Agent和交易中心的同步方法，分布式系統(tǒng)中Agent之間的通信方法。
[0021 ] 所述仿真方法可分為三大模塊——Agent、交易中心、消息分發(fā)中心。
[0022]所述Agent是具有適應(yīng)能力、學(xué)習(xí)能力、主動(dòng)性等特性的獨(dú)立個(gè)體，Agent能夠在不斷的與環(huán)境的交互作用和學(xué)習(xí)中變得智能化，所述Agent具有自治性、社會(huì)能力和反應(yīng)能力。所述自治性是指Agent在運(yùn)行時(shí)不直接由人或者第三方控制，它對(duì)自己的行為和內(nèi)部狀態(tài)有一定的控制權(quán)；所述社會(huì)能力即通信能力，即Agent能夠通過(guò)某種Agent通信語(yǔ)言或者通信方式，與其它Agent進(jìn)行信息交換；所述反應(yīng)能力，是指Agent對(duì)環(huán)境具有感知能力，并且能夠通過(guò)自己的行為對(duì)環(huán)境做出反應(yīng)，股票市場(chǎng)中某一個(gè)Agent所在的環(huán)境是指交易中心和其他Agent組成的整體，Agent通過(guò)向其他Agent發(fā)送消息以及向交易中心提交訂單來(lái)影響環(huán)境。股票市場(chǎng)中，所有的投資者都可以看成是一個(gè)單獨(dú)的Agent，如果研究者希望在市場(chǎng)中添加券商、銀行等角色，這些也可以當(dāng)作Agent對(duì)待，不同的是這些不同類型的Agent的行為不同，自治性不同。
[0023]所述交易中心相當(dāng)于現(xiàn)實(shí)股票市場(chǎng)中的交易所，交易中心需要接收所有Agent提交的股票訂單，并對(duì)這些訂單做撮合處理，同時(shí)將訂單撮合結(jié)果以及市場(chǎng)行情告知Agent。所述撮合機(jī)制包括常用的連續(xù)競(jìng)價(jià)撮合機(jī)制、集合競(jìng)價(jià)撮合機(jī)制、瓦爾拉斯雙向拍賣機(jī)制等，在實(shí)際仿真中采用哪種交易機(jī)制取決于仿真方法的使用者。所述交易中心相當(dāng)于所有Agent存在的環(huán)境，Agent通過(guò)向交易中心提交訂單或者發(fā)送消息而影響交易中心的市場(chǎng)行情。所述交易中心還需要維護(hù)A-N表，以及控制仿真過(guò)程的Round同步等。
[0024]所述異步消息分發(fā)中心用于轉(zhuǎn)發(fā)計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)之間的通信消息?！爱惒健笔侵?消息的源線程將消息發(fā)送給異步消息分發(fā)中心之后不用阻塞等待消息的目標(biāo)線程接收，因?yàn)橄⒌脑淳€程無(wú)法預(yù)知目標(biāo)線程何時(shí)接收消息，異步消息分發(fā)中心能夠保證消息的可靠傳輸。[0025]所述仿真方法，在部署時(shí)，交易中心單獨(dú)部署在一個(gè)節(jié)點(diǎn)，消息分發(fā)中心單獨(dú)部署在一個(gè)節(jié)點(diǎn)，Agent均勻部署在剩余節(jié)點(diǎn)。
[0026]所述Agent和Agent之間以及Agent和交易中心的交互采用集中式,并且所有的通信都是異步的。所述Agent部署在不同的節(jié)點(diǎn)之上，每一個(gè)用于部署Agent的節(jié)點(diǎn)都有
一個(gè)控制線程-ControIler, Controller需要負(fù)責(zé)調(diào)度Agent的運(yùn)行以及控制Agent之
間的信息傳輸，同時(shí)每個(gè)節(jié)點(diǎn)上的Controller都需要存儲(chǔ)一份Agent和節(jié)點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)表(簡(jiǎn)稱:A-N表)，A-N表用于記錄每個(gè)Agent被部署在哪個(gè)節(jié)點(diǎn)上，并且不同節(jié)點(diǎn)上的A-N表需要保證實(shí)時(shí)一致性，由所有節(jié)點(diǎn)上的Controller負(fù)責(zé)同步A-N表,交易中心節(jié)點(diǎn)沒(méi)有額外的Controller,交易中心自己就是一個(gè)Controller,消息分發(fā)中心節(jié)點(diǎn)無(wú)需保存A-N表，且不需要ContiOller。所述節(jié)點(diǎn)之間的消息通信都需要經(jīng)過(guò)分發(fā)中心進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。所述消息傳遞可分為三種狀況:同一個(gè)節(jié)點(diǎn)內(nèi)Agent之間的消息傳遞；不同的節(jié)點(diǎn)之間Agent的消息傳遞；Agent和交易中心的消息傳遞。對(duì)Agent而言,消息的格式為〈源Agent ID,消息內(nèi)容，目標(biāo)Agent ID>, Agent發(fā)出的所有消息都需要先轉(zhuǎn)發(fā)給Agent所在節(jié)點(diǎn)的Controller,然后Controller根據(jù)A-N表判斷源Agent和目標(biāo)Agent是否處于同一個(gè)節(jié)點(diǎn)，若處于同一個(gè)節(jié)點(diǎn)，ControIIer直接將消息轉(zhuǎn)發(fā)給目標(biāo)Agent,如果源Agent和目標(biāo)Agent不是處于同一個(gè)節(jié)點(diǎn)，則Controller首先根據(jù)A-N表查找到目標(biāo)Agent所在的節(jié)點(diǎn)ID,接著將消息格式改變?yōu)椤丛垂?jié)點(diǎn)ID，源Agent ID，消息內(nèi)容，目標(biāo)Agent ID,目標(biāo)節(jié)點(diǎn)ID>，然后將消息轉(zhuǎn)發(fā)到消息分發(fā)中心，消息分發(fā)中心根據(jù)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)ID轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)節(jié)點(diǎn)的Controller，再由目標(biāo)Controller轉(zhuǎn)發(fā)給目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。Agent和交易中心之間的消息在添加源節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)信息之后經(jīng)過(guò)消息分發(fā)中心轉(zhuǎn)發(fā)給目標(biāo)Agent或者交易中心。
[0027]所述Agent和Agent之間的通信并不是無(wú)規(guī)則的、隨機(jī)的通信,所有的Agent組成一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)，通信網(wǎng)絡(luò)在每個(gè)Agent節(jié)點(diǎn)都存儲(chǔ)一份，由每個(gè)節(jié)點(diǎn)上的Controller負(fù)責(zé)維護(hù)和保持同步和更新，以保證各個(gè)節(jié)點(diǎn)上的網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)一致性。所述通信網(wǎng)絡(luò)亦是一個(gè)社交網(wǎng)絡(luò)，表現(xiàn)出Agent之間的社會(huì)關(guān)系，所述的網(wǎng)絡(luò)可以是規(guī)則網(wǎng)絡(luò)也可以是隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)、小世界網(wǎng)絡(luò)、無(wú)標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)或其他類型的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。
[0028]所述Agent都是一個(gè)單獨(dú)的線程獨(dú)立運(yùn)行，所述Agent的調(diào)度是指Agent線程的調(diào)度，所有的Agent都受到其所在節(jié)點(diǎn)上的Controller的調(diào)度。每個(gè)節(jié)點(diǎn)上的Controller維持一個(gè)線程池。所述的調(diào)度共分兩種情形可供用戶選擇，一種調(diào)度策略是所有Agent按步運(yùn)行，此處的“步”稱為Round，一個(gè)或者多個(gè)Round組成一個(gè)Tick，即一個(gè)Tick可以只有I個(gè)Round，也可以有多個(gè)Round，記一個(gè)Tick中共有X個(gè)Round，X為一個(gè)可以定制的參數(shù),Agent在運(yùn)行結(jié)束第X個(gè)Round之后，需要阻塞等待其他Agent的第X個(gè)Round結(jié)束，即Agent之間的Tick應(yīng)該同步。Agent的Tick同步，需要保證I):每個(gè)節(jié)點(diǎn)運(yùn)行的Tick 一致；2)節(jié)點(diǎn)內(nèi)部所有Agent運(yùn)行的Tick 一致。仿真過(guò)程的全局Tick由交易中心節(jié)點(diǎn)記錄和維護(hù)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)所有的Agent運(yùn)行完第X個(gè)Round之后，由ControIler線程通知交易中心節(jié)點(diǎn)，并且此節(jié)點(diǎn)阻塞，當(dāng)所有節(jié)點(diǎn)的Controller都運(yùn)行完X個(gè)Round之后,仿真進(jìn)入下一個(gè)運(yùn)行Tick。Agent在一個(gè)Round中可能買(mǎi)賣或者撤單,可能依據(jù)網(wǎng)絡(luò)向其他Agent發(fā)送消息，亦可能不采取動(dòng)作，具體是否采取動(dòng)作可以由金融研究者根據(jù)金融模型定制。Round是Agent調(diào)度運(yùn)行的最小單元,Tick是Agent同步的最小單元,一個(gè)Tick中可以只有一個(gè)Round,亦可以有多個(gè)Round。另一種調(diào)度策略不需要保證Agent之間的Tick具有同步關(guān)系，每個(gè)Agent各自運(yùn)行自己的Tick,無(wú)需等待其他Agent,也無(wú)需Controller去同步Tick。
[0029]為使本發(fā)明技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0030]一、部署
[0031]參見(jiàn)圖1。仿真方法共分為三大部分，Agent、消息分發(fā)中心和交易中心，部署時(shí)，交易中心和消息分發(fā)中心分別單獨(dú)部署在一個(gè)節(jié)點(diǎn)，Agent均勻部署在剩余節(jié)點(diǎn)，每一個(gè)Agent節(jié)點(diǎn)還需一個(gè)Controller線程。
[0032]二、通信
[0033]參見(jiàn)圖2、圖3、圖4、圖5和圖6。圖2描述的是整個(gè)仿真的通信結(jié)構(gòu)，圖2中包括的元素有:Agent、Controller、社交網(wǎng)絡(luò)(即Network)、A_N表、異步消息分發(fā)中心、交易中心。其中，異步消息分發(fā)中心和交易中心分別位于單獨(dú)的節(jié)點(diǎn)之上，剩余節(jié)點(diǎn)均勻部署Agent,并且每個(gè)Agent節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)Controller線程,Controller的功能包括:調(diào)度本節(jié)點(diǎn)上面的Agent ;存儲(chǔ)和維護(hù)A-N表；存儲(chǔ)和維護(hù)Agent之間的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)發(fā)Agent消息；和交易中心共同實(shí)現(xiàn)仿真過(guò)程整體的Round同步。Network表述的是Agent之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，每個(gè)Controller均需要存儲(chǔ)一份Network,并且Controller負(fù)責(zé)對(duì)本節(jié)點(diǎn)上的Network進(jìn)行更新維護(hù)，當(dāng)某一個(gè)Controller修改了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之后，更改之后的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)需要同步到其他節(jié)點(diǎn)，即Controller需要維持所有節(jié)點(diǎn)上的Network實(shí)時(shí)一致。A-N表與Network相似，A-N表用于描述Agent ID和節(jié)點(diǎn)ID的對(duì)應(yīng)關(guān)于，即通過(guò)A-N表可以知道某一個(gè)Agent位于哪一個(gè)節(jié)點(diǎn)上。每個(gè)Controller以及交易中心均需要存儲(chǔ)一份A-N表,并且共同維護(hù)所有節(jié)點(diǎn)上A-N表的實(shí)時(shí)一致性。異步消息分發(fā)中心負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)自Controller和交易中心的消息。仿真方法的通信共有四種類型:節(jié)點(diǎn)內(nèi)部Agent的通信，節(jié)點(diǎn)間Agent的通信，Agent向交易中心的通信以及交易中心向Agent的通信。
[0034]節(jié)點(diǎn)內(nèi)部Agent的通信過(guò)程參見(jiàn)圖3, Agent a需要向Agent b發(fā)送消息，Agent a首先將消息〈a,消息內(nèi)容，b>發(fā)送給Controller, a表示源Agent a的ID, b表示目標(biāo)Agentb的ID,消息到達(dá)Controller之后,Controller需要先去查找A-N表,確認(rèn)目標(biāo)Agent b所在的節(jié)點(diǎn)，如果Agent b位于本節(jié)點(diǎn)，則直接將消息<a,消息內(nèi)容，b>移交給Agent b。
[0035]節(jié)點(diǎn)間Agent的通信過(guò)程參見(jiàn)圖4, Agent a需要向Agent b發(fā)送消息，Agent a首先將消息〈a,消息內(nèi)容，b>發(fā)送給Agent a所在節(jié)點(diǎn)的Controller, Controller需要先去查找A-N表,確認(rèn)目標(biāo)Agent b所在的節(jié)點(diǎn)，如果Agent b不在本節(jié)點(diǎn)，則將消息〈節(jié)點(diǎn)1，a,消息內(nèi)容，b,節(jié)點(diǎn)2>轉(zhuǎn)發(fā)到異步消息分發(fā)中心,其中“節(jié)點(diǎn)I”表示源Agent a所在的節(jié)點(diǎn)，“節(jié)點(diǎn)2”表示目標(biāo)Agent b所在的節(jié)點(diǎn)，然后異步消息分發(fā)中心根據(jù)接收到的消息的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)將消息轉(zhuǎn)發(fā)給目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的Controller,即圖4中的第4步，目標(biāo)Controller接收到消息之后將消息<a,消息內(nèi)容，b>移交給目標(biāo)Agent b,至此通信完成。
[0036]Agent向交易中心的通信過(guò)程參見(jiàn)圖5, Agent a需要向交易中心發(fā)送消息<a,消息內(nèi)容，交易中心ID>,消息首先被發(fā)送到Agent a所在節(jié)點(diǎn)的Controller, Controller再將消息〈節(jié)點(diǎn)1，a,消息內(nèi)容，交易中心ID,交易中心節(jié)點(diǎn) > 轉(zhuǎn)發(fā)給異步消息分發(fā)中心，異步消息分發(fā)中心再將消息轉(zhuǎn)發(fā)給交易中心即可。
[0037]交易中心向Agent的通信過(guò)程參見(jiàn)圖6，交易中心需要向Agent a發(fā)送消息，交易中心首先需要將去查A-N表，以確定目標(biāo)Agent a所在的節(jié)點(diǎn)，然后交易中心將消息〈交易中心節(jié)點(diǎn)，交易中心ID,消息內(nèi)容，a,節(jié)點(diǎn)1>轉(zhuǎn)發(fā)給異步消息分發(fā)中心,消息分發(fā)中心根據(jù)接收到消息的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)將消息轉(zhuǎn)發(fā)給目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的Controller,最后Controller再將消息〈交易中心ID,消息內(nèi)容，a>移交給目標(biāo)Agent a。
[0038]Agent的通信不是無(wú)限制無(wú)規(guī)律的，只有相互關(guān)聯(lián)的Agent才可以通信。Agent之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系由Network定義。
[0039]三、Agent調(diào)度
[0040]所述Agent都是一個(gè)單獨(dú)的線程獨(dú)立運(yùn)行，Agent的調(diào)度是指Agent線程的調(diào)度，所有的Agent都受到其所在節(jié)點(diǎn)上的Controller的調(diào)度。每個(gè)節(jié)點(diǎn)上的Controller維護(hù)一個(gè)線程池。所述的調(diào)度共分兩種情形可供用戶選擇，一種調(diào)度策略是所有Agent按步運(yùn)行，此處的“步”稱為Round，一個(gè)或者多個(gè)Round組成一個(gè)Tick，即一個(gè)Tick可以只有I個(gè)Round,也可以有多個(gè)Round,記一個(gè)Tick中共有X個(gè)Round, X為一個(gè)可以定制的參數(shù)，Agent在運(yùn)行完第X個(gè)Round之后，需要阻塞等待其他Agent的第X個(gè)Round結(jié)束，即Agent之間的Tick應(yīng)該同步。Agent的Tick同步,需要保證I):每個(gè)節(jié)點(diǎn)運(yùn)行的Tick 一致；2)節(jié)點(diǎn)內(nèi)部所有Agent運(yùn)行的Tick 一致。仿真過(guò)程的全局Tick由交易中心節(jié)點(diǎn)記錄和維護(hù),每個(gè)節(jié)點(diǎn)所有的Agent運(yùn)行完第X個(gè)Round之后，由Controller線程通知交易中心節(jié)點(diǎn)，并且此節(jié)點(diǎn)阻塞，當(dāng)所有節(jié)點(diǎn)的Controller都運(yùn)行完X個(gè)Round之后，仿真進(jìn)入下一個(gè)運(yùn)行Tick。Agent在一個(gè)Round中可能買(mǎi)賣或者撤單,可能依據(jù)網(wǎng)絡(luò)向其他Agent發(fā)送消息,亦可能不采取動(dòng)作，具體是否采取動(dòng)作可以由金融研究者根據(jù)金融模型定制。Round是Agent調(diào)度運(yùn)行的最小單元，Tick是Agent同步的最小單元,一個(gè)Tick中可以只有一個(gè)Round,亦可以有多個(gè)Round。另一種調(diào)度策略不需要保證Agent之間的Tick具有同步關(guān)系，每個(gè)Agent各自運(yùn)行自己的Tick,無(wú)需等待其他Agent,也無(wú)需Controller去同步Tick。
[0041]四、交易中心運(yùn)行邏輯
[0042]所述交易中心的作用是對(duì)所有接收到的訂單進(jìn)行撮合處理。參見(jiàn)圖7，交易中心維護(hù)一個(gè)線程池和三個(gè)隊(duì)列一買(mǎi)訂單隊(duì)列、賣訂單隊(duì)列、未處理消息隊(duì)列，每個(gè)隊(duì)列都可能有多個(gè)線程同時(shí)訪問(wèn)，所以需要對(duì)隊(duì)列進(jìn)行加鎖操作。當(dāng)交易中心接收到來(lái)自Agent的訂單消息時(shí)，先從線程池中取一個(gè)線程，然后將此消息交由此線程去執(zhí)行，如果線程池中無(wú)空閑線程，則將消息添加到未處理消息隊(duì)列，消息執(zhí)行線程執(zhí)行完畢之后主動(dòng)從未處理消息隊(duì)列中取出消息繼續(xù)執(zhí)行。消息執(zhí)行線程處理消息時(shí)，首先根據(jù)撮合機(jī)制對(duì)訂單消息進(jìn)行撮合處理，如果買(mǎi)或者賣訂單隊(duì)列中沒(méi)有能夠與其匹配的訂單，則依據(jù)撮合機(jī)制(如連續(xù)競(jìng)價(jià)機(jī)制的價(jià)格優(yōu)先時(shí)間優(yōu)先原則)將訂單插入買(mǎi)或者賣訂單隊(duì)列；如果撮合成功，則根據(jù)買(mǎi)賣訂單的AgentID將撮合價(jià)格、撮合數(shù)量、撮合時(shí)間等信息發(fā)送給相應(yīng)的Agent。
[0043]五、Agent運(yùn)行邏輯
[0044]Agent運(yùn)行邏輯依賴于Round和金融模型，在一個(gè)Round中Agent需要做出哪些行為，由微觀金融模型確定。Agent的適應(yīng)能力、學(xué)習(xí)能力、主動(dòng)性體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是Agent在每一個(gè)Round的投資決策算法，一般是遺傳算法、強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等智能算法；二是Agent與環(huán)境的交互,Agent通過(guò)與其他Agent以及交易中心的交互而獲悉整個(gè)市場(chǎng)的交易狀態(tài)，從而主動(dòng)調(diào)整投資決策算法，趨利避害，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的適應(yīng)。Agent的運(yùn)行邏輯可以參考圖8，但不限于圖8，Agent的運(yùn)行邏輯依賴于金融研究者的Agent模型。
【權(quán)利要求】
1.一種基于Mult1-Agent的股票市場(chǎng)分布式仿真方法，其特征是，包括交易中心、消息分發(fā)中心、主體Agent ;交易中心單獨(dú)部署在一個(gè)節(jié)點(diǎn)，消息分發(fā)中心單獨(dú)部署在一個(gè)節(jié)點(diǎn)，Agent均勻部署在剩余節(jié)點(diǎn)； 所述Agent是具有適應(yīng)能力、學(xué)習(xí)能力、主動(dòng)性等特性的獨(dú)立個(gè)體； 所述交易中心接收所有Agent提交的股票訂單，并對(duì)這些訂單做撮合處理，同時(shí)將訂單撮合結(jié)果以及市場(chǎng)行情告知Agent ；Agent通過(guò)向交易中心提交訂單或者發(fā)送消息而影響交易中心的市場(chǎng)行情；所述交易中心還需要維護(hù)A-N表，以及控制輪次(Round)同步； 所述消息分發(fā)中心用于轉(zhuǎn)發(fā)計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)之間的通信消息。
2.如權(quán)利要求1所述的基于Mult1-Agent的股票市場(chǎng)分布式仿真方法,其特征是,所述Agent和Agent之間以及Agent和交易中心的交互采用集中式，并且所有的通信都是異步的；所述Agent部署在不同的節(jié)點(diǎn)之上,每一個(gè)用于部署Agent的節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)控制線程-控制器(Controller) ,Controller需要負(fù)責(zé)調(diào)度Agent的運(yùn)行以及控制Agent之間的信息傳輸，同時(shí)每個(gè)節(jié)點(diǎn)上的Controller都需要存儲(chǔ)一份Agent和節(jié)點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)表，簡(jiǎn)稱:A-N表，A-N表用于記錄每個(gè)Agent被部署在哪個(gè)節(jié)點(diǎn)上，并且不同節(jié)點(diǎn)上的A-N表需要保證實(shí)時(shí)一致性，由所有節(jié)點(diǎn)上的Controller負(fù)責(zé)同步A-N表； 所述Agent都是一個(gè)單獨(dú)的線程獨(dú)立運(yùn)行，所述Agent的調(diào)度是指Agent線程的調(diào)度，所有的Agent都受到其所在節(jié)點(diǎn)上的Controller的調(diào)度；每個(gè)節(jié)點(diǎn)上的Controller維持一個(gè)線程池；所述的調(diào)度共分兩種情形可供用戶選擇，一種調(diào)度策略是所有Agent按步運(yùn)行，此處的“步”稱為Round，一個(gè)或者多個(gè)Round組成一個(gè)時(shí)間段(Tick)，記一個(gè)Tick中共有X個(gè)Round，X為一個(gè)定制的參數(shù)，Agent在運(yùn)行結(jié)束第X個(gè)Round之后，需要阻塞等待其他Agent的第X個(gè)Round結(jié)束，即Agent之間的Round應(yīng)該同步；Agent的Round同步，需要保證I):每個(gè)節(jié)點(diǎn)運(yùn)行的Round —致；2)節(jié)點(diǎn)內(nèi)部所有Agent運(yùn)行的Round —致；仿真過(guò)程的全局Round由交易中心節(jié)點(diǎn)記錄和維護(hù),每個(gè)節(jié)點(diǎn)所有的Agent運(yùn)行完第X個(gè)Round之后，由Controller線程通知交易中心節(jié)點(diǎn)，并且此節(jié)點(diǎn)阻塞，當(dāng)所有節(jié)點(diǎn)的Controller都運(yùn)行完X個(gè)Round之后，仿真進(jìn)入下一個(gè)運(yùn)行周期。
3.如權(quán)利要求1所述的基于Mult1-Agent的股票市場(chǎng)分布式仿真方法,其特征是,所述交易中心的作用是對(duì)所有接收到的訂單進(jìn)行撮合處理，交易中心接收來(lái)自Agent的訂單消息，根據(jù)撮合機(jī)制對(duì)訂單進(jìn)行撮合處理，如果買(mǎi)或者賣訂單隊(duì)列中沒(méi)有能夠與其匹配的訂單，則依據(jù)撮合機(jī)制將訂單插入買(mǎi)或者賣訂單隊(duì)列；如果撮合成功，則根據(jù)買(mǎi)賣訂單的AgentID將撮合價(jià)格、撮合數(shù)量、撮合時(shí)間等信息發(fā)送給相應(yīng)的Agent。
【文檔編號(hào)】G06Q40/04GK104008504SQ201410261446
【公開(kāi)日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年6月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月12日
【發(fā)明者】于策, 陳祥, 王春玉, 吳虎統(tǒng), 李悅雷, 張小濤, 溫捷 申請(qǐng)人:天津大學(xué)