基于協(xié)同進(jìn)化的多Agent適應(yīng)性技術(shù)研究.pdf

1、適應(yīng)性機(jī)制的研究在人工智能和智能控制領(lǐng)域越來(lái)越受到關(guān)注，對(duì)它的研究有助于揭示智能的本質(zhì)，有助于構(gòu)造智能化程度更高的人工系統(tǒng)。在復(fù)雜、動(dòng)態(tài)環(huán)境下如何使群體產(chǎn)生適應(yīng)性的協(xié)調(diào)協(xié)作行為以完成共同的任務(wù)，是分布式智能控制系統(tǒng)要解決的一個(gè)難題，現(xiàn)有的MAS理論和技術(shù)尚缺乏令人滿意的有效解決方法。針對(duì)這一問(wèn)題，本論文將MAS理論方法與協(xié)同進(jìn)化方法相結(jié)合，開展了基于協(xié)同進(jìn)化的多Agent適應(yīng)性技術(shù)研究，主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新概括如下： ①提出了一種

2、基于協(xié)同進(jìn)化機(jī)制的多Agent分布式智能控制體系結(jié)構(gòu)。采用了劃分基本行為模塊的方法，將復(fù)雜、分布的控制系統(tǒng)構(gòu)造成基于行為的、行為活性狀態(tài)可調(diào)控的多Agent系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)了基于協(xié)同進(jìn)化機(jī)制的分布式并行協(xié)進(jìn)化學(xué)習(xí)機(jī)構(gòu)及其協(xié)同進(jìn)化算法，使系統(tǒng)在協(xié)進(jìn)化控制機(jī)構(gòu)的控制下，能分布并行地協(xié)同進(jìn)化各基本行為規(guī)則庫(kù)和全局行為協(xié)調(diào)規(guī)則庫(kù)。系統(tǒng)的局部控制及全局行為的協(xié)調(diào)協(xié)作具有較好的在線學(xué)習(xí)、自適應(yīng)特性，能應(yīng)用于實(shí)際的資源受限的嵌入式控制系統(tǒng)。 ②M

3、AS行為協(xié)同進(jìn)化過(guò)程具有復(fù)雜的異步并發(fā)特點(diǎn)，其信息流程是一種復(fù)雜的、具有時(shí)序和空間特性的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，對(duì)這一過(guò)程進(jìn)行建模是個(gè)難題。本研究引入Petri網(wǎng)理論和方法對(duì)MAS行為協(xié)同進(jìn)化過(guò)程進(jìn)行了建模研究，所建模型較好地描述了協(xié)同進(jìn)化及其控制過(guò)程的流程結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)行為規(guī)律，刻畫出了協(xié)同進(jìn)化過(guò)程中多Agent間的交互機(jī)制，為行為協(xié)同進(jìn)化的多Agent智能控制系統(tǒng)的分析和實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。 ③現(xiàn)有協(xié)同進(jìn)化模型在求解子系統(tǒng)間存在相互關(guān)聯(lián)作用問(wèn)題時(shí)

4、的不足和局限，使其難以應(yīng)用于高效產(chǎn)生群體復(fù)雜適應(yīng)性協(xié)作行為。本研究從方法論的角度出發(fā)，依據(jù)系統(tǒng)論和非線性科學(xué)理論，對(duì)現(xiàn)有協(xié)同進(jìn)化模型的局限性及其成因進(jìn)行了分析，提出了一種引入局部交互的協(xié)同進(jìn)化計(jì)算模型和算法，并對(duì)算法的效能進(jìn)行了理論分析論證。該模型和算法通過(guò)局部交互作用探測(cè)局部啟發(fā)信息，并結(jié)合全局啟發(fā)信息共同引導(dǎo)協(xié)同進(jìn)化過(guò)程，從而能使求解過(guò)程朝著正確的方向進(jìn)化。算法分析及驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)表明，所提出的引入局部交互的協(xié)同進(jìn)化模型和算法有效地克服了

5、現(xiàn)有協(xié)同進(jìn)化模型的不足和局限，對(duì)子系統(tǒng)間存在較強(qiáng)相互關(guān)聯(lián)作用的復(fù)雜系統(tǒng)協(xié)同進(jìn)化問(wèn)題，能全面體現(xiàn)演化過(guò)程的復(fù)雜關(guān)系，從而具有高效地進(jìn)化到全局最優(yōu)解的能力。 ④依據(jù)所提出的引入局部交互的協(xié)同進(jìn)化計(jì)算模型和算法，構(gòu)造了多 Agent群體復(fù)雜協(xié)作行為的引入局部交互的協(xié)同進(jìn)化適應(yīng)性機(jī)制及其計(jì)算結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)表明，該適應(yīng)性機(jī)制能使復(fù)雜關(guān)聯(lián)的群體協(xié)作行為高效地朝著全局最優(yōu)協(xié)作方向演化，為解決開放、動(dòng)態(tài)環(huán)境中的多Agent復(fù)雜適應(yīng)性協(xié)作問(wèn)題提供了一