面向多智能體系統(tǒng)的計算平臺技術要求

面向多智能體系統(tǒng)的計算平臺技術要求本文件規(guī)定了基于人工智能通用處理器或專用處理器作為核心基礎設施，面向多智能算架構和軟件應用服務為關鍵能力，以及多種服務接口的計算平臺技術要求。本文件適用于面向多智能體系統(tǒng)計算平臺的設計、部署、服務集成等，為移動互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的快速應用提供標準參考框架。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。凡是注日期的引用文件僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本工業(yè)、科學和醫(yī)療射頻設備電磁騷擾特性限值和測量方法信息技術設備、多媒體設備和接收機電磁兼容第1部分；發(fā)射要求軟件工程產(chǎn)品質量第1部分質量模型道路車輛電氣及電子設備的環(huán)境條件和試驗3術語、定義和縮略語3.1術語和定義下列術語和定義適用于本文件。智能體agent一個處于環(huán)境之中，可以感測環(huán)境并且執(zhí)行相應的動作，同時逐漸建立自己的活動可能感測到的環(huán)境變化的實體。由多個智能體及其對應的關系和行動規(guī)則組成，并包含環(huán)境行的一系列操作會隨時間和己進行的行動而發(fā)生變化，最終通過多個智能體相互協(xié)調(diào)來標。多智能體系統(tǒng)具有自主性、分布性、協(xié)調(diào)性，并具有自組織能力、學習能力和推理能力。2抽象概念，表示任何可能發(fā)送或接受信息的硬件或軟件。利用面向某種場景應用的高性能架構實現(xiàn)專用性能提升的單元，例如采用加速高分辨率視頻預處理架構的視頻處理專用單元。面向某種領域開發(fā)的體系化的具有一定結構和功能的有機整體下列縮略語適用于本文件。CommunicationTechnologyASICApplicationSpecifieFPGAGPUGraphicProcessingUnitGPSGlobalPoIMUInertlalMeasurenentUnitSLAServiceLeveSoC第四代移動通信技術第五代移動通信技術專用領域集成電路中央處理器可編程邏輯陣列空中下載升級固件圖形處理器全球定位系統(tǒng)慣性測量單元平均無故障運行時間服務等級協(xié)議系統(tǒng)級封裝系統(tǒng)級芯片4面向多智能體系統(tǒng)的計算平臺參考架構面向多智能體系統(tǒng)的計算平臺應包括由人工智能相關的異構通用處理器或專用處理器作為核心基礎設施，以及相應軟件應用服務構成，提供面向多智能體(例如具有一定自主能力機器人、機械臂、風電電機機組、自動駕駛智能車等)的計算平臺服務。4.2架構主要組成部分面向多智能體系統(tǒng)的計算平臺參考架構如圖1所示，以下簡稱計算平臺，主要包括：-—計算平臺基礎設施資源包括計算單元、加速單元、控制單元、專用單元，專用系統(tǒng)等異構計算基礎設施單元，以及其硬件資源抽象描述，并具備面向外部感知、控制、定位等資源的多類型接口；-—計算平臺核心計算架梅包括操作系統(tǒng)與面向智能體中間件及多智能體計算架構(智能體交互機制、協(xié)同機制-共識機制、通信機制、學習更新機制-演進機制、社會規(guī)范引入機制、安全機制等);——計算平臺可擴展功能模塊層主要包括面向應用功能的共性基礎模塊，如感知融合處理模塊控制模塊，深度學習模塊，規(guī)劃模塊，網(wǎng)聯(lián)與算力網(wǎng)絡資源調(diào)度模塊，算法模型庫(視覺、點云、幀處理、定位)等；——計算平臺多智能體應用支持：支持面向多智能體領域的將人類認知引入智能系統(tǒng)的人工增強，支持提升機器應對環(huán)境、機器視覺、自然語言處理的機器智能，支持多個或者多類型機器共同協(xié)作的機機協(xié)作；-—計算平臺應用管理包括面向應用的管理和支持能力，包括應用框架支持、鑒權、調(diào)度、控制、API管理等，一些典型的應用包括機器人協(xié)同管理，機器視覺引導自動化等。計算平臺應包含適用場景的應用，如圖1頂部虛框所示的工業(yè)機器人協(xié)同管理、3D機器視覺交互等，但本文件對具體應用能力不做要求。計算平臺為具備一定運動和行動能力的智能體服務，智能體應包含能夠滿足其功能目標的外部資源設備，如圖2底部所示虛框的外部資源設備：4G/5G/WiFi通信模組、傳感、視覺攝像頭、MU、GPS、關節(jié)、扭矩、角度，以及其他感知、控制等。計算平臺的主要四類應用場景由本文件附錄A給出，計算平臺其主要功能是使得多智能體系統(tǒng)達到以下活動目標：-—自治性：智能體能根據(jù)外界環(huán)境的變化，而自動地對自己的行為和狀態(tài)進行調(diào)整，而不是僅僅被動地接受外界的刺激，具有自我管理自我調(diào)節(jié)的能力：——反應性：能對外界的刺激作出反應的能力：-—主動性：對于外界環(huán)境的改變，智能體能主動采取活動的能力：-—社會性：智能體具有與其它智能體或人進行合作的能力，不同的智能體可根據(jù)各自的意圖與其它智能體進行交互，以達到解決問題的目的： 進化性；智能體能積累或學習經(jīng)驗和知識，并修改自己的行為以適應新環(huán)境。多型口等網(wǎng)聯(lián)與檢測5可具備能夠增強智能體性能的專用系統(tǒng)，例如增強模式識別專用系統(tǒng)、語義理解專用系統(tǒng)等；5.1.2.5外圍電路、接口和兼容性計算平臺通過控制單元以及適配的接口和外圍電路與智能體連接，宜通過預留接口兼容其他設備例如miniPCI-e接口等；計算平臺面向多種場景，具備典型異構架構，宜采用異構處理器，其要求如下：a)可選用板卡級集成多種架構芯片的方式，如計算單元選用單核或多核CPU、加速單元選用GPU+FPGA/GPU+ASIC/GPU+FPGA+ASIC等組合、控制單元選用專用MCU等；b)可選用高級封裝技術集成計算單元和控制單元的chiplets(芯粒)或SiP架構：c)可選用芯片級封裝的SoC集成計算單元、加速單元和控制單元。5.1.2.7系統(tǒng)級可擴展計算平臺應具備系統(tǒng)級可擴展能力，其要求如下：a)應具備基于硬件的系統(tǒng)級存儲、計算等彈性可擴展能力；b)宜具備通過硬件資源抽象描述進行異構硬件配置的計算單元組合能力；o)可采用硬件單元多模塊堆疊方式提高計算能力；d)可采用多板卡實現(xiàn)系統(tǒng)的解耦和備份：e)可采用多板卡分布擴展實現(xiàn)不同功能部分的協(xié)同。5.2計算平臺系統(tǒng)軟件要求計算平臺系統(tǒng)應包括面向多智能體計算框架和應用管理服務的中間件，核心多智能體計算架構，可擴展功能模塊，多智能體應用支持，以及面向場景的應用管理。計算平臺的中間件應具備以下功能：a)應滿足多智能體應用場景的操作系統(tǒng)需求和面向異構硬件的中問件處理能力，能為多智能體功能模塊和應用支持提供穩(wěn)定運行環(huán)境：b)可具備將硬件資源虛擬化為多種和多個內(nèi)核系統(tǒng)的中間件能力，以支持跨平臺移植，提高計算平臺的兼容性和可擴展性。5.2.3多智能體計算架構要求多智能體計算架構是計算平臺的核心，計算架構流程如圖2所示，計算架構應包含以下功能：a)應具備設定計劃目標的模塊；b)應具備通過輸入/變量模塊對環(huán)境或輸入信息進行感知的功能；o)應具備輸入規(guī)則約束和規(guī)則引入模塊功能：d)應具備進行推理和訓練的學習狀態(tài)空間，學習框架應采用滿足適用場景e)應具備學習目標的狀態(tài)空間模塊，并支持目標狀態(tài)空間根據(jù)學習結果及計劃輸入的多次迭代；f)應具備閥值機制，以進行目標狀態(tài)空間和計劃目標的誤差計算(圖2中以交匯符號表示);g)應具備最終進行規(guī)劃、協(xié)作、決策等行動的輸出模塊功能；h)應具備根據(jù)目標狀態(tài)空間結果對約束規(guī)則進行更新和演進的機制；i)應具備計算架構采用模塊化定義的流程和軟件重定義機制，以實現(xiàn)多智能體的不同場景的協(xié)同機制、通信機制、安全機制、學習更新機制、社會規(guī)范引入機制等。器題任發(fā)圖2多智能體計算架構5.2.4可擴展功能要求5.2.4.1一般要求應具備提供高性能、高可靠的融合感知處理、網(wǎng)聯(lián)，控制、規(guī)劃、深度學習等滿足多智礎需求模塊，以支持智能體的決策、控制、運動等基本功能實現(xiàn)，宜根據(jù)場景需求進行一定應具備提供功能模塊的管理能力，包含日志、配置、監(jiān)控等一般管理，以及面向多智能監(jiān)控、數(shù)據(jù)管理、緊急失效切換、網(wǎng)聯(lián)、云控、信息安全等管理。面向協(xié)同控制、即時信息交換等實時性應用需求，可采用具備實時內(nèi)核的操作系統(tǒng)75.2.4.4功能可擴展和關閉要求應具備功能模塊的新建、擴展和關閉功能。5.2.5多智能體應用支持要求應用支持能力是面向多智能體應用服務的基礎支撐能力，應提供人工增強、機器智能、機機協(xié)作算法接口等一般通用能力。應具備面向應用的相應框架支持調(diào)度、控制、權限、API等管理能力。例如面向機器人協(xié)作場景，應具備導航控制管理、任務協(xié)同調(diào)度管理、人機交互管理等。6工程設計要求6.1電磁兼容要求應滿足GB/T9254.1-2021的電氣電子產(chǎn)品的電磁兼容性要求。6.2可靠性要求計算平臺系統(tǒng)MTBF(MeanTimeBetweenFailure,平均無故障運行時間)應小于或等于50分鐘內(nèi)。MTBF的定義參考GB/T16260.1-2015-T。智能體搭載的芯片和模組應滿足GB/T28046.2-2019要求。7部署與開發(fā)工具鏈要求7.1開發(fā)工具鏈支持要求7.1.1整體迭代和后臺調(diào)試要求應具備通過開發(fā)工具接口和調(diào)試工具支持的整體迭代和后臺調(diào)試的能力。7.1.2擴展和維護要求可具備基于開發(fā)工具進行后臺維護和遠程維護的能力搭載計算平臺的設備可具備遠程FOTA功能。7.2部署工具鏈支持要求7.2.1跨平臺集成要求可具備通過容器技術或應用框架支持集成其他平臺應用的能力。7.2.2在線部署要求可具備通過資源池重配和應用框架支持的方式進行在線新功能部署的能力。8其他服務接口8.1算網(wǎng)服務支持要求可支持算力網(wǎng)絡調(diào)度接口，進行資源需求調(diào)度。8.2行業(yè)服務支持要求可根據(jù)應用場景支持行業(yè)服務接口。例如可支持測繪數(shù)據(jù)接口等。9安全設計要求9.1.1安全監(jiān)控要求應具備根據(jù)場景和行業(yè)屬性相關要求的安全流程和監(jiān)控，包括智能體自身安全、智能體執(zhí)行過程安全、任務管控安全等。9.1.2關健功能的冗余和失效報警要求應具備根據(jù)應用場景和行業(yè)屬性相關要求的模塊監(jiān)控、通信、控制等關鍵功能的軟硬件冗余和失效9.1.3安全約束要求應在5.2.3約束規(guī)則中將面向安全的約束規(guī)則的算法權重加大(如人機協(xié)作中人身的安全保障)。9.1.4一鍵啟停要求宜具備一鍵啟停功能。9.2信息安全9.2.1訪問控制要求應具備不同訪問權限用戶的訪問控制功能。9.2.2網(wǎng)絡的安全審計要求應具備網(wǎng)絡的黑白名單、訪問、操作的安全申計能力9.2.3多智能體系統(tǒng)信息交互要求由計算平臺和智能體組成的多智能體系統(tǒng)之間的信息交互應滿足以下要求：a)計算平臺應對可接入平臺的智能體進行注冊和認證b)計算平臺應對智能體之間的用戶使用賬號、命令、操作等信息交互進行審計；c)應采用加密技術保證信息交互的安全。9.2.4數(shù)據(jù)管理安全和數(shù)據(jù)訪問要求多智能體系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理和訪問應滿足以下要求：a)應按照場景或行業(yè)功能需求劃分以智能體、多智能體系統(tǒng)、外部系統(tǒng)為邊界的數(shù)據(jù)域，并依照數(shù)據(jù)域進行數(shù)據(jù)訪問監(jiān)控和隔離；9b)應具備數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)訪問的可追溯體系，保護多智能體資產(chǎn)的使用信息以及相關業(yè)務信息。01多智能體計算平臺應用場景舉例A.1協(xié)同控制類：工業(yè)機器人協(xié)作計算平臺部署于云端或者現(xiàn)場均可，機器人僅需具備與平臺通信能力(以及自身應具備其場景所需的運動、抓取等功能)。輸入多個機器人的位置、狀態(tài)，以及搬運及抓取的任務目標，通過計算平臺的任務匹配和分發(fā)，使得多個機器人達到協(xié)作目的。A.2感知融合類：消毒車、清掃車路徑最優(yōu)規(guī)劃計算平臺中心化部署并和小車自身平臺協(xié)同計算，小車自身具備視覺、雷達等感知能力，行駛的運動控制能力，輸入目標地圖，計算平臺實時處理多個小車感知數(shù)據(jù)，進行路徑規(guī)劃、避障指令發(fā)布等，實現(xiàn)最優(yōu)多個類型小車合作任務A.3混合決策類：多模態(tài)輸入人機交互理解及決策計算平臺部署于云端或