近年来,突发事件应急管理已成为政府与科研机构共同关注的一个重要领域,而基于人工社会的建模与仿真(Modeling and Simulation,M&S)也逐渐成为研究该类复杂社会问题的有效方法。M&S是基于知识生成的活动,它对已有领域知识进行建模,并通过计算执行来获得关于领域的新认识。构建仿真资源体系是开展领域仿真的基础,而作为仿真核心资源的模型是对领域知识的一种表达。本文利用知识工程的方法和手段,研究领域知识在人工社会M&S中的表达和转化流程,探索知识工程与仿真建模相结合的方法,重点讨论领域知识向仿真模型转化(即领域知识模型化)和实现的途径。论文结合本体建模和元建模等技术,尝试构建面向应急管理的特定领域建模环境,支持应急管理模型的开发和维护。论文的主要工作和创新点如下:(1)从知识工程的角度,梳理了领域知识在M&S过程中的表达、转化以及创新过程,提出了领域知识在该过程中的演化流程。首先,剖析了领域知识与仿真资源的内在联系,讨论了领域仿真资源体系的构建问题。然后,从知识工程的视角探讨领域知识模型化的方法和流程,并研究了M&S中的知识存量、知识流量与知识驻点等问题。最后,面向应急管理的人工社会计算实验,探讨在人工社会建模过程中的领域知识集成机制,以及领域知识在计算实验过程中的KRAK’(Domain Knowledge,Simulation Resource,Simulation Application和New Knowledge)演化流程。(2)针对面向应急管理的人工社会计算实验需求,梳理了面向应急管理的领域知识体系,提出了基于领域知识的概念建模方法。首先,梳理了应急管理知识体系,归纳和总结了知识建模的一般方法。然后,在此基础上重点讨论了本体建模方法和技术,并建立了面向应急管理的本体库,对应急管理中的相关对象及其相互关系进行刻画。此外,研究了基于本体的情景刻画方法,并提出一种基于OSD(Ontology-MetaModel-Scenario)的情景描述框架。(3)设计了面向应急管理计算实验的人工社会元建模框架,构建了能支持应急管理计算实验研究的特定领域建模环境。元模型是对领域知识的再次提炼和抽象,具有很高的重用价值。论文归纳和总结了元建模相关理论和技术,并结合面向公共卫生领域的突发事件应急管理,设计了人工社会元模型和应急管理元模型等,并基于这些元模型构建面向应急管理的特定领域建模环境(Domain-Specific Modelling Environment,DSME)。(4)研究了模型变换和代码生成技术,提出基于模型变换的仿真模型实现方法。模型的实现过程本质上是一个模型变换的过程,包含模型到模型的变换以及模型到代码之间的变换。论文研究了应急管理领域模型的构建与实现,并设计了模型的代码自动生成框架,将领域的PIM(Platform Independent Model)模型转化为PSM(Platform Specific Model)模型并能支持仿真执行。此外,论文对模型的校验、集成以及共享机制也进行了初步研究。(5)研究了面向疫情的仿真案例及其案例重用机制。仿真案例不仅可以检验模型的准确性,还是领域知识集成与创新的重要途径。案例知识的重用实质上是借鉴旧的经验来解决新的问题。论文提出了案例的描述和管理方法,并重点讨论了基于CBR(Case-Based Reasoning)的案例重用机制,给出了案例的相似度匹配算法。结合Ebola疫情的预测和防控实验,重用“甲型H1N1事件仿真案例”的实验流程,修正相关模型和参数,开展了一系列的“情景-应对”计算实验。论文从知识工程的角度重新梳理M&S流程,探讨了领域知识在M&S中的表达、转化以及创新问题。针对面向应急管理的计算实验,论文以面向疫情传播事件的预测和防控为例,重点研究了领域知识向概念模型、以及概念模型向仿真模型的转化过程。论文将本体建模、元建模、以及模型变换等技术相结合来构建特定领域的仿真建模环境,并研究了基于CBR技术的案例知识重用机制。论文系统梳理了建模与仿真流程,对于增强人们对仿真科学的认识以及构建特定领域的仿真建模环境都具有很强的借鉴意义。