基于微觀經濟學方法的網格資源分配管理模型研究

何坤鍵

（中央民族大學，北京　100000）

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基于微觀經濟學方法的網格資源分配管理模型研究

何坤鍵

（中央民族大學，北京100000）

摘要：改革開放以來，我國各行各業都得到了迅速的發展，尤其是電子商務領域，在近幾年實現了跨越式發展。一般情況下，在現代電子信息科學的應用中，電子商務主要的集成服務是需要依靠其動態、結構以及分布在其中的虛擬組織，借助于數據共享、組織上和地理上分布的各種資源或者其他方式來合作完成的，在此背景下，開始出現了網格計算技術。本文在有關經濟學的基礎上，結合所涉及的供需均衡理論等對網格資源分配管理模式進行深入的分析和探討，并提出網格資源管理的模型，以此來實現優化網格資源分配管理的目的。

關鍵詞：微觀經濟學；網格資源；分配管理；模型

近年來，社會上相繼出現了很多類型的網絡資源管理系統。相對于普通的網格資源管理系統，本次研究提出的網格資源管理方法具有管理簡單、實現容易、擴展型較強的優勢，且系統不需要掌握全部的資源信息，僅需要引入競標機制，就可以解決資源提供者的報酬問題。

一、網格資源分配管理模型概述

立足于現代經濟學的基本概念，以此設計出來的模型如圖1所示。

正如圖1所示，整個模型是借助于現代網格的信息和管理的模塊，并利用大量的網格域來共同構造出一個新型的網格系統，這樣就可以實現通信。網格域屬于資源分配管理系統，具有自治特點，在這個網格域中，主要涉及數據、信息、存儲、計算等各類資源，當然也可以利用一臺超級計算機或者由多臺計算機組成的集群來對其數據進行管理。網格域主要負責對本地資源進行管理，為本地用戶提供各種服務，將接收到的招標信息進行處理，并為其他域的用戶提供服務。本次研究的基于微觀經濟學方法的網格資源分配管理模型主要由幾大模塊組成，且在這個模型中，資源的調度內容有如下方面：一是作為賣家方，需要對資源進行任務分配；二是作為買家方，需要對作業進行資源分配。具體流程如圖2、圖3所示。

二、有關市場供需均衡原理的價格調整算法

1、均衡價格的存在性證明的概述

從理論上分析均衡價格的存在性有關證明方法，對不同的經濟變量需要使用不同的符號來表示：均衡求供離差使用V1表示，求供離差使用V表示，均衡供求離差使用U1表示，供求離差使用U表示，需求數量使用D表示，供給數量使用S表示，均衡價格使用P1表示，價格使用P表示。大于0的系數或者常數使用γ、β、α、a、b、c、d表示。

（1）靜態供求綜合模型。靜態供求綜合模型一般形式使用以下公式來表示：

在這個公式中，由于U=S-D，所以U=0。也就是說，U=S-D=0，推出S=D，也就是供給和需求相等。均衡解為：P1=P（0），U1=0。

針對有關該行為方程增加了解答的條件：首先由dP/du＞0推出，在這個行為方程中，供求離差U的單調增函數就是價格P。如果U=S-D＜0，那么P＜P1；如果U=0，那么P=P1；如果U＞0，P＞P1。這也就是說，當需求大于供給時，均衡價格就會高于價格；而需求和供給相同時，均衡價格和價格也是相同的；當需求小于供給時，此時的均衡價格會低于該價格。當出現價格和供求兩者之間的關系，將此概念稱之為供求規律。

當供求函數的自變量為求供離差V=D-S時，可以用以下公式表示模型：

在這個公式中，由dP/du＜0這個限制條件可以推出，V的減函數是P，而在第一個公式中，U的增函數是P，這是因為V符號和U符號正好相反，和第一個公式是等價關系。第二個公式的解值是：P1=P（0）；V1=0。

線性供求綜合模型可以用以下公式來表示：

在上述的第三個公式中，線性綜合模型分析較之于線性分析少一個方程，并且β是數值，而U和P的關系是正向關系。有關第三個公式的解值如下：

從這個公式中可以清楚地看出：如果U＜0，那么P＜α= P1；如果U＞0，那么P＞α=P1。由于α=P1，所以第三個公式中的供求函數可以使用P=P1+βU。

這幾個公式充分體現了供求函數的一個比較突出的優勢，也就是供求和價格的關系都和均和價格的關系是緊密相連的，且均衡價格主要是由消費者的收入和偏好、商品價格等外部因素所決定。繼而推出第五個公式：

在這個公式中，價格的概念是指供求離差與均和價格離差的比率，尤其是這價格也會通過供求的變化來隨時影響均衡價格的速度。如果將U=-V帶入第三個公式中，可以推出：

第六個公式的解值為：P1=α，V1=0。和第五個公式一樣，U1=0和V1=0都是指D=S。

圖1　基于微觀經濟學方法的網格資源分配管理模型

圖2　賣方資源調度的具體流程圖

（2）動態分析。為了研究具體的動態問題，需要先找到有關時間路程P（t），通常情況下，立足在某個時間點，分析時間變化率在價格變化下的超額需求（D-S）呈正比，也就是dP/dt=γ（D-S）（γ＞0）。由于（D-S）=V，所以dP/dt=γV （γ＞0）。由第六個公式可以推出：V=（α-P）/β。將此公式帶入dP/dt=γV（γ＞0）公式中，推出：dP/dt=γ（α-P）/β=γα/βγP/β，對這個微分方程進行求解，得出：P（t）=[P（0）-α] e-γt/β+α。從第五個公式中推出：α=P，所以：P（t）=[P（0）-P] e-γt/β+P1。在這個公式中，由于γ/β＞0，所以如果t無窮大，那么e-γt/β就是0。同時由于P1和P（0）都屬于常數，所以如果右邊第一項趨于0，也就是如果t是指無窮大，那么P（t）=P1。

圖3　買方資源調度的具體流程圖

2、算法描述

結合現代微觀經濟學中的價格調整算法的具體概念：已經清楚未來或者過去的一些時間段對資源信息的掌握和了解的基礎上，來對均衡價格進行數理分析，從而實現系統總需求和總供給相等。資源總能力使用C表示，總資源需求量使用D表示，算法精度使用α表示，平均價格使用P1表示，高價和低價使用ph、pl表示，當前資源的價格使用pi表示，價格調整周期使用Ti表示。資源的超額需求的主要表達方式是Z=D-C。其具體的理論說明如下：

第一步：接收資源交易管理模塊的有關資源信息數據；

第二步：對于資源Ri，從周期Ti來對資源價格進行調整，并執行以下步驟；

第三步：高價ph和低價pl的初始值使用當前資源價格pi表示，初始化的測算精度α值；

第四步：在價格pi下，對總資源需求量Di進行計算是立足于表格中的競買者對資源Ri的有關信息，得出超額需求的Zi=Di-Ci公式，而兩者之間的差就是指資源總能力Ci減去總資源需求量；

第五步：如果|Zi/Ci|≤α，那么直接執行第十五步；

第六步：在低價pt的條件下，對低價資源超額需求Zl數據的得出是建立在需求列表中競買者對資源Ri的需求信息的基礎上來計算的；

第七步：如果Zl小于0，pl=pl/2，則返回到第六步；

第八步：在高價ph下，對高價資源超額需求Zh的計算是建立在需求列表中競買者對資源Ri的需求信息的基礎上來計算的；

第九步：如果Zh大于0，ph=2ph，則返回到第八步；

第十步：為了計算平均價格pl和ph的算術平均值p1，需要在平均價格p1的條件下，評價價格超額的數值是需要在需求Z列表中競買者對資源Ri的需求信息的基礎上來計算的；

第十一步：如果|Z1/Ci|≤α，那么使pi=p1，執行第十五步；

第十二步：如果Z1小于0，使ph=p1；

第十三步：如果Z1大于0，使pt=p1；

第十四步：返回到第十步；

第十五步：均衡價格是pi，資源Ri的價格調整結束，返回到第一步。

三、結語

相對于普通的網格資源管理系統，本次研究提出的網格資源管理方法具有管理簡單、實現容易、擴展型較強的優勢，且系統不需要掌握全部的資源信息，僅需要引入競標機制，就可以解決資源提供者的報酬問題。為了盡量避免部分因素的改動而影響到系統的應用功能，因此還需要對有關資源價格的程序進行適當的設計，建立一套安全機制保證整個系統的安全。

參考文獻

[1]施運梅、劉梅彥、楊根興：網格資源管理模型研究[J].微計算機信息，2006（3）.

[2]王興偉、江南、王家林、黃敏：一種基于微觀經濟學的網格資源分配模型[J].東北大學學報，2006（7）.

[3]張建勛、賀毅朝、田俊峰：基于微觀經濟學方法的網格資源分配管理模型[J].華中科技大學學報（自然科學版），2006（S1）.

[4]張建勛、賀毅朝、田俊峰：基于市場的網格資源分配管理模型研究[J].計算機技術與發展，2007（2）.

[5]王興偉、蔡穎、佟呈呈、黃敏：基于拍賣和免疫優化的網格作業分配機制[J].東北大學學報（自然科學版），2009（3）.

[6]李明楚、許雷、孫偉峰、陸坤、郭成：基于非完全信息博弈的網格資源分配模型[J].軟件學報，2012（2）.

[7]王岳斌、楊志和、劉利強、朱承璋、李毅：基于計算經濟的服務網格資源管理模型研究[J].湖南理工學院學報（自然科學版），2010（1）.

[8]陳曉梅、盧錫城、王懷民：基于微觀經濟學方法的網絡資源分配研究[J].計算機研究與發展，2001（11）.

（責任編輯：張瓊芳）