人工智能導(dǎo)論教學(xué)課件U8

智能體與多智能體系統(tǒng)智能體與多智能體系統(tǒng)1智能體與多智能體系統(tǒng)概述智能體的概述智能體的概念最初由Minsky于1986年在其《思維的社會》一書中正式提出，而事實上，早在此之前，就已經(jīng)有人把基于智能體的計算模型應(yīng)用到復(fù)雜系統(tǒng)的研究中。多智能體的概述多智能體系統(tǒng)（Multi-AgentSystems，MAS）就是研究復(fù)雜性科學(xué)的具體方法之一，在實際研究過程中，通常將具有上述特性的系統(tǒng)抽象而成MAS，通過構(gòu)建大量具有自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、自進(jìn)化功能的智能體代替復(fù)雜系統(tǒng)的組成單元，交互作用而激發(fā)形成涌現(xiàn)現(xiàn)象，透視復(fù)雜系統(tǒng)的本質(zhì)屬性。智能體與多智能體系統(tǒng)概述智能體的概述智能體的概念最初由Min2智能體理論智能體的基本概念智能體是一個能夠感知外界環(huán)境并且具有自主行為能力的以實現(xiàn)其設(shè)計目標(biāo)的資質(zhì)系統(tǒng)。智能體具有以下幾種特性：1）反應(yīng)性2）主動性3）自治性：智能體理論智能體的基本概念智能體是一個能夠感知外界環(huán)境并且具3智能體的分類和結(jié)構(gòu)根據(jù)人類思維的不同層次，把智能體分為以下幾類：(1)反應(yīng)式智能體結(jié)構(gòu)智能體的分類和結(jié)構(gòu)根據(jù)人類思維的不同層次，把智能體分為以下幾4智能體的分類和結(jié)構(gòu)根據(jù)人類思維的不同層次，把智能體分為以下幾類：(2)慎思型智能體結(jié)構(gòu)：智能體的分類和結(jié)構(gòu)根據(jù)人類思維的不同層次，把智能體分為以下幾5智能體的分類和結(jié)構(gòu)根據(jù)人類思維的不同層次，把智能體分為以下幾類：(3)混合型智能體結(jié)構(gòu)智能體的分類和結(jié)構(gòu)根據(jù)人類思維的不同層次，把智能體分為以下幾6多智能體系統(tǒng)多智能體系統(tǒng)的基本概念多智能體系統(tǒng)是當(dāng)今人工智能中的前沿學(xué)科，是分布式人工智能研究的一個重要分支，其目標(biāo)是將大的復(fù)雜系統(tǒng)（軟硬件系統(tǒng)）建造成小的、彼此相互通訊及協(xié)調(diào)的、易于管理的系統(tǒng)。多智能體系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)(1)智能體網(wǎng)絡(luò)(2)智能體聯(lián)盟(3)黑板結(jié)構(gòu)多智能體系統(tǒng)多智能體系統(tǒng)的基本概念多智能體系統(tǒng)是當(dāng)今人工智能7多智能體系統(tǒng)多智能體系統(tǒng)的特點(1)每個智能體都有獨立的決策、計算能力以及獨立的通信能力，但是自身的感知能力又是有限的，智能根據(jù)局部鄰居的信息作出判斷。(2)多智能體系統(tǒng)中采用大規(guī)模的分布式控制，不會因為個別智能體之間的通信故障，而影響整個多智能體系統(tǒng)的運行，因而具有更好的靈活性和可擴展性。(3)每個智能體以自己的利益達(dá)到最大化為自己的行動和決策準(zhǔn)則。多智能體系統(tǒng)多智能體系統(tǒng)的特點(1)每個智能體都有獨立的決8多智能體系統(tǒng)的關(guān)鍵問題對多智能體系統(tǒng)的研究難點與重點在于個體智能體的低層設(shè)計，各智能體之間的交互，以及系統(tǒng)的宏觀涌現(xiàn)的實現(xiàn)，它借鑒了許多相關(guān)學(xué)科的研究方法與成果，同時，也為其他學(xué)科提供了新的思想與技術(shù)。關(guān)于當(dāng)前多智能體系統(tǒng)的研究方向，主要集中在下：(1)通信(2)協(xié)商(3)協(xié)調(diào)(4)合作多智能體系統(tǒng)的關(guān)鍵問題對多智能體系統(tǒng)的研究難點與重點在于個體9多智能體在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用在交通控制方面，由于交通控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分布式特性，使其很適合于應(yīng)用多智能體技術(shù)，尤其對于具有劇烈變化的交通情況(如交通事故)，多智能體的分布式處理和協(xié)調(diào)技術(shù)更為適合。以城市交通控制系統(tǒng)為例，Burmeister等提出了未來汽車多智能體聯(lián)運系統(tǒng);Goldman等提出采用增量相互學(xué)習(xí)方法來協(xié)調(diào)交叉路口的兩個控制器;Findler給出了交通網(wǎng)絡(luò)的分級結(jié)構(gòu);Adorni等給出了汽車行駛路徑規(guī)劃的方法。多智能體技術(shù)應(yīng)用于其它交通控制系統(tǒng)，主要有飛行交通控制(ATC)、鐵路交通控制(RTC)和海洋交通控制(MTC)。多智能體在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用在交通控制方面，由于交通控制拓?fù)浣Y(jié)10多智能體在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用在柔性制造上，多智能體技術(shù)可表示制造系統(tǒng)，并為解決動態(tài)問題的復(fù)雜性和不確定性提供新的思路。如在制造系統(tǒng)中，各加工單元可看作智能體，從而使加工過程構(gòu)成一個半自治的多智能體制造系統(tǒng)，完成單元內(nèi)加工任務(wù)的監(jiān)督和控制。多智能體技術(shù)可用于制造系統(tǒng)的調(diào)度。Ramos建立了制造系統(tǒng)的動態(tài)調(diào)度協(xié)議，采用兩類智能體分別完成任務(wù)安排和資源管理，通過智能體間的交互來解決生產(chǎn)任務(wù)的調(diào)度，采用合同網(wǎng)協(xié)議來處理調(diào)度過程中時間上的約束，根據(jù)資源情況動態(tài)安排任務(wù)，使系統(tǒng)能處理諸如設(shè)備故障等不確定性引起的實時調(diào)度問題多智能體在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用在柔性制造上，多智能體技術(shù)可表示制11多智能體在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用在分布式預(yù)測、監(jiān)控及診斷中，智能體具有意圖的性質(zhì)，利用多智能體的聯(lián)合意圖機制可實現(xiàn)聯(lián)合行動，從而實現(xiàn)分布式預(yù)測與監(jiān)控。Jennings和Draa等分別利用智能體的聯(lián)合意圖實現(xiàn)了聯(lián)合監(jiān)控機制。Hartvigsen將多智能體技術(shù)應(yīng)用于暴風(fēng)雨氣象觀測，將各區(qū)域觀測站分別作為一個智能體，各智能體對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，作出局部預(yù)測，然后進(jìn)行協(xié)調(diào)，構(gòu)成一個多智能體系統(tǒng)。多智能體在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用在分布式預(yù)測、監(jiān)控及診斷中，智能體12多智能體在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用虛擬現(xiàn)實中，虛擬現(xiàn)實定義為使用戶不同程度地投入一個人工環(huán)境，并能與該環(huán)境中的對象進(jìn)行相互作用的仿真技術(shù)。這項研究是以人為中心的人機和諧系統(tǒng)。多智能體在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用虛擬現(xiàn)實中，虛擬現(xiàn)實定義為使用戶不13移動智能體移動智能體的基本概念移動智能體移動智能體的基本概念14移動智能體移動智能體的基本概念移動智能體在分布式環(huán)境下有以下特點(1)移動性(2)自主性(3)反應(yīng)性(4)異步操作性(5)協(xié)作性(6)學(xué)習(xí)能力(7)安全性移動智能體移動智能體的基本概念移動智能體在分布式環(huán)境下有以下15移動智能體移動智能體系統(tǒng)的基準(zhǔn)模型遷移機制安全性問題移動智能體的技術(shù)難點移動智能體移動智能體系統(tǒng)的基準(zhǔn)模型移動智能體的技術(shù)難點16案例分析火星移動智能體整個框架采用分層遞歸式體系結(jié)構(gòu)，自上而下分為智能規(guī)劃層、導(dǎo)航控制層、驅(qū)動層三個層次案例分析火星移動智能體整個框架采用分層遞歸式體系結(jié)構(gòu)，自上而17移動智能體技術(shù)在供應(yīng)商評估方法中的應(yīng)用供應(yīng)商選擇是供應(yīng)鏈采購決策的意向重要內(nèi)容其技術(shù)優(yōu)勢包括：1）節(jié)約網(wǎng)絡(luò)帶寬；2）封裝網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；3）支持異步自主執(zhí)行；4）支持平臺無關(guān)性；5）易于分發(fā)服務(wù)；6）支持實時的遠(yuǎn)程交互；7）具有動態(tài)適應(yīng)性；8）增強應(yīng)用的魯棒性和容錯能力移動智能體技術(shù)在供應(yīng)商評估方法中的應(yīng)用供應(yīng)商選擇是供應(yīng)鏈采購18主計算環(huán)境子計算環(huán)境主計算環(huán)境子計算環(huán)境19移動智能體在電力系統(tǒng)智能調(diào)度中的應(yīng)用電力系統(tǒng)在地理范圍上分布式非常廣泛的，并且在整個電力網(wǎng)絡(luò)中包含大量復(fù)雜性高、特性不同的設(shè)備和控制系統(tǒng)。加之目前電能的儲存技術(shù)之后，生產(chǎn)與消費具有同時性。而消費方的負(fù)荷變化隨機，導(dǎo)致電力系統(tǒng)在一定程度上表現(xiàn)出不可觀測、運行變化不確定等基本特性。因此，要想準(zhǔn)確的利用移動智能體體系實現(xiàn)電力系統(tǒng)的智能調(diào)度，首先要解決的就是準(zhǔn)確的確定每一個智能體實體的參量描述。移動智能體在電力系統(tǒng)智能調(diào)度中的應(yīng)用電力系統(tǒng)在地理范圍上分布20本章小結(jié)多智能體技術(shù)是目前人工智能領(lǐng)域中最新、最重要的研究方向之一。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，多智能體技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大，現(xiàn)已面向社會領(lǐng)域的各個方面。該項研究剛剛起步，還有許多理論與實際問題有待于深入研究。如何將多智能體技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)實際，已成為當(dāng)前最為迫切的任務(wù)之一。相信基于多智能體技術(shù)的分布式智能控制將成為智能控制的一個重要的研究方向，多智能體技術(shù)將為復(fù)雜系統(tǒng)的綜合集成提供一條新的途徑。本章小結(jié)多智能體技術(shù)是目前人工智能領(lǐng)域中最新、最重要的研究方21思考與小結(jié)(1)智能體的定義是什么？多智能體的定義是什么？(2)多智能體在哪里有應(yīng)用？(3)移動智能體有什么難點？思考與小結(jié)(1)智能體的定義是什么？多智能體的定義是什么？22智能體與多智能體系統(tǒng)智能體與多智能體系統(tǒng)23智能體與多智能體系統(tǒng)概述智能體的概述智能體的概念最初由Minsky于1986年在其《思維的社會》一書中正式提出，而事實上，早在此之前，就已經(jīng)有人把基于智能體的計算模型應(yīng)用到復(fù)雜系統(tǒng)的研究中。多智能體的概述多智能體系統(tǒng)（Multi-AgentSystems，MAS）就是研究復(fù)雜性科學(xué)的具體方法之一，在實際研究過程中，通常將具有上述特性的系統(tǒng)抽象而成MAS，通過構(gòu)建大量具有自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、自進(jìn)化功能的智能體代替復(fù)雜系統(tǒng)的組成單元，交互作用而激發(fā)形成涌現(xiàn)現(xiàn)象，透視復(fù)雜系統(tǒng)的本質(zhì)屬性。智能體與多智能體系統(tǒng)概述智能體的概述智能體的概念最初由Min24智能體理論智能體的基本概念智能體是一個能夠感知外界環(huán)境并且具有自主行為能力的以實現(xiàn)其設(shè)計目標(biāo)的資質(zhì)系統(tǒng)。智能體具有以下幾種特性：1）反應(yīng)性2）主動性3）自治性：智能體理論智能體的基本概念智能體是一個能夠感知外界環(huán)境并且具25智能體的分類和結(jié)構(gòu)根據(jù)人類思維的不同層次，把智能體分為以下幾類：(1)反應(yīng)式智能體結(jié)構(gòu)智能體的分類和結(jié)構(gòu)根據(jù)人類思維的不同層次，把智能體分為以下幾26智能體的分類和結(jié)構(gòu)根據(jù)人類思維的不同層次，把智能體分為以下幾類：(2)慎思型智能體結(jié)構(gòu)：智能體的分類和結(jié)構(gòu)根據(jù)人類思維的不同層次，把智能體分為以下幾27智能體的分類和結(jié)構(gòu)根據(jù)人類思維的不同層次，把智能體分為以下幾類：(3)混合型智能體結(jié)構(gòu)智能體的分類和結(jié)構(gòu)根據(jù)人類思維的不同層次，把智能體分為以下幾28多智能體系統(tǒng)多智能體系統(tǒng)的基本概念多智能體系統(tǒng)是當(dāng)今人工智能中的前沿學(xué)科，是分布式人工智能研究的一個重要分支，其目標(biāo)是將大的復(fù)雜系統(tǒng)（軟硬件系統(tǒng)）建造成小的、彼此相互通訊及協(xié)調(diào)的、易于管理的系統(tǒng)。多智能體系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)(1)智能體網(wǎng)絡(luò)(2)智能體聯(lián)盟(3)黑板結(jié)構(gòu)多智能體系統(tǒng)多智能體系統(tǒng)的基本概念多智能體系統(tǒng)是當(dāng)今人工智能29多智能體系統(tǒng)多智能體系統(tǒng)的特點(1)每個智能體都有獨立的決策、計算能力以及獨立的通信能力，但是自身的感知能力又是有限的，智能根據(jù)局部鄰居的信息作出判斷。(2)多智能體系統(tǒng)中采用大規(guī)模的分布式控制，不會因為個別智能體之間的通信故障，而影響整個多智能體系統(tǒng)的運行，因而具有更好的靈活性和可擴展性。(3)每個智能體以自己的利益達(dá)到最大化為自己的行動和決策準(zhǔn)則。多智能體系統(tǒng)多智能體系統(tǒng)的特點(1)每個智能體都有獨立的決30多智能體系統(tǒng)的關(guān)鍵問題對多智能體系統(tǒng)的研究難點與重點在于個體智能體的低層設(shè)計，各智能體之間的交互，以及系統(tǒng)的宏觀涌現(xiàn)的實現(xiàn)，它借鑒了許多相關(guān)學(xué)科的研究方法與成果，同時，也為其他學(xué)科提供了新的思想與技術(shù)。關(guān)于當(dāng)前多智能體系統(tǒng)的研究方向，主要集中在下：(1)通信(2)協(xié)商(3)協(xié)調(diào)(4)合作多智能體系統(tǒng)的關(guān)鍵問題對多智能體系統(tǒng)的研究難點與重點在于個體31多智能體在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用在交通控制方面，由于交通控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分布式特性，使其很適合于應(yīng)用多智能體技術(shù)，尤其對于具有劇烈變化的交通情況(如交通事故)，多智能體的分布式處理和協(xié)調(diào)技術(shù)更為適合。以城市交通控制系統(tǒng)為例，Burmeister等提出了未來汽車多智能體聯(lián)運系統(tǒng);Goldman等提出采用增量相互學(xué)習(xí)方法來協(xié)調(diào)交叉路口的兩個控制器;Findler給出了交通網(wǎng)絡(luò)的分級結(jié)構(gòu);Adorni等給出了汽車行駛路徑規(guī)劃的方法。多智能體技術(shù)應(yīng)用于其它交通控制系統(tǒng)，主要有飛行交通控制(ATC)、鐵路交通控制(RTC)和海洋交通控制(MTC)。多智能體在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用在交通控制方面，由于交通控制拓?fù)浣Y(jié)32多智能體在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用在柔性制造上，多智能體技術(shù)可表示制造系統(tǒng)，并為解決動態(tài)問題的復(fù)雜性和不確定性提供新的思路。如在制造系統(tǒng)中，各加工單元可看作智能體，從而使加工過程構(gòu)成一個半自治的多智能體制造系統(tǒng)，完成單元內(nèi)加工任務(wù)的監(jiān)督和控制。多智能體技術(shù)可用于制造系統(tǒng)的調(diào)度。Ramos建立了制造系統(tǒng)的動態(tài)調(diào)度協(xié)議，采用兩類智能體分別完成任務(wù)安排和資源管理，通過智能體間的交互來解決生產(chǎn)任務(wù)的調(diào)度，采用合同網(wǎng)協(xié)議來處理調(diào)度過程中時間上的約束，根據(jù)資源情況動態(tài)安排任務(wù)，使系統(tǒng)能處理諸如設(shè)備故障等不確定性引起的實時調(diào)度問題多智能體在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用在柔性制造上，多智能體技術(shù)可表示制33多智能體在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用在分布式預(yù)測、監(jiān)控及診斷中，智能體具有意圖的性質(zhì)，利用多智能體的聯(lián)合意圖機制可實現(xiàn)聯(lián)合行動，從而實現(xiàn)分布式預(yù)測與監(jiān)控。Jennings和Draa等分別利用智能體的聯(lián)合意圖實現(xiàn)了聯(lián)合監(jiān)控機制。Hartvigsen將多智能體技術(shù)應(yīng)用于暴風(fēng)雨氣象觀測，將各區(qū)域觀測站分別作為一個智能體，各智能體對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，作出局部預(yù)測，然后進(jìn)行協(xié)調(diào)，構(gòu)成一個多智能體系統(tǒng)。多智能體在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用在分布式預(yù)測、監(jiān)控及診斷中，智能體34多智能體在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用虛擬現(xiàn)實中，虛擬現(xiàn)實定義為使用戶不同程度地投入一個人工環(huán)境，并能與該環(huán)境中的對象進(jìn)行相互作用的仿真技術(shù)。這項研究是以人為中心的人機和諧系統(tǒng)。多智能體在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用虛擬現(xiàn)實中，虛擬現(xiàn)實定義為使用戶不35移動智能體移動智能體的基本概念移動智能體移動智能體的基本概念36移動智能體移動智能體的基本概念移動智能體在分布式環(huán)境下有以下特點(1)移動性(2)自主性(3)反應(yīng)性(4)異步操作性(5)協(xié)作性(6)學(xué)習(xí)能力(7)安全性移動智能體移動智能體的基本概念移動智能體在分布式環(huán)境下有以下37移動智能體移動智能體系統(tǒng)的基準(zhǔn)模型遷移機制安全性問題移動智能體的技術(shù)難點移動智能體移動智能體系統(tǒng)的基準(zhǔn)模型移動智能體的技術(shù)難點38案例分析火星移動智能體整個框架采用分層遞歸式體系結(jié)構(gòu)，自上而下分為智能規(guī)劃層、導(dǎo)航控制層、驅(qū)動層三個層次案例分析火星移動智能體整個框架采用分層遞歸式體系結(jié)構(gòu)，自上而39移動智能體技術(shù)在供應(yīng)商評估方法中的應(yīng)用供應(yīng)商選擇是供應(yīng)鏈采購決策的意向重要內(nèi)容其技術(shù)優(yōu)勢包括：1）節(jié)約網(wǎng)絡(luò)帶寬；2）封裝網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；3）支持異步自主執(zhí)行；4）支持平臺無關(guān)性；5）易于分發(fā)服