人工智能导论教学课件U8

智能体与多智能体系统智能体与多智能体系统1智能体与多智能体系统概述智能体的概述智能体的概念最初由Minsky于1986年在其《思维的社会》一书中正式提出，而事实上，早在此之前，就已经有人把基于智能体的计算模型应用到复杂系统的研究中。多智能体的概述多智能体系统（Multi-AgentSystems，MAS）就是研究复杂性科学的具体方法之一，在实际研究过程中，通常将具有上述特性的系统抽象而成MAS，通过构建大量具有自学习、自适应、自进化功能的智能体代替复杂系统的组成单元，交互作用而激发形成涌现现象，透视复杂系统的本质属性。智能体与多智能体系统概述智能体的概述智能体的概念最初由Min2智能体理论智能体的基本概念智能体是一个能够感知外界环境并且具有自主行为能力的以实现其设计目标的资质系统。智能体具有以下几种特性：1）反应性2）主动性3）自治性：智能体理论智能体的基本概念智能体是一个能够感知外界环境并且具3智能体的分类和结构根据人类思维的不同层次，把智能体分为以下几类：(1)反应式智能体结构智能体的分类和结构根据人类思维的不同层次，把智能体分为以下几4智能体的分类和结构根据人类思维的不同层次，把智能体分为以下几类：(2)慎思型智能体结构：智能体的分类和结构根据人类思维的不同层次，把智能体分为以下几5智能体的分类和结构根据人类思维的不同层次，把智能体分为以下几类：(3)混合型智能体结构智能体的分类和结构根据人类思维的不同层次，把智能体分为以下几6多智能体系统多智能体系统的基本概念多智能体系统是当今人工智能中的前沿学科，是分布式人工智能研究的一个重要分支，其目标是将大的复杂系统（软硬件系统）建造成小的、彼此相互通讯及协调的、易于管理的系统。多智能体系统的结构(1)智能体网络(2)智能体联盟(3)黑板结构多智能体系统多智能体系统的基本概念多智能体系统是当今人工智能7多智能体系统多智能体系统的特点(1)每个智能体都有独立的决策、计算能力以及独立的通信能力，但是自身的感知能力又是有限的，智能根据局部邻居的信息作出判断。(2)多智能体系统中采用大规模的分布式控制，不会因为个别智能体之间的通信故障，而影响整个多智能体系统的运行，因而具有更好的灵活性和可扩展性。(3)每个智能体以自己的利益达到最大化为自己的行动和决策准则。多智能体系统多智能体系统的特点(1)每个智能体都有独立的决8多智能体系统的关键问题对多智能体系统的研究难点与重点在于个体智能体的低层设计，各智能体之间的交互，以及系统的宏观涌现的实现，它借鉴了许多相关学科的研究方法与成果，同时，也为其他学科提供了新的思想与技术。关于当前多智能体系统的研究方向，主要集中在下：(1)通信(2)协商(3)协调(4)合作多智能体系统的关键问题对多智能体系统的研究难点与重点在于个体9多智能体在不同领域中的应用在交通控制方面，由于交通控制拓扑结构的分布式特性，使其很适合于应用多智能体技术，尤其对于具有剧烈变化的交通情况(如交通事故)，多智能体的分布式处理和协调技术更为适合。以城市交通控制系统为例，Burmeister等提出了未来汽车多智能体联运系统;Goldman等提出采用增量相互学习方法来协调交叉路口的两个控制器;Findler给出了交通网络的分级结构;Adorni等给出了汽车行驶路径规划的方法。多智能体技术应用于其它交通控制系统，主要有飞行交通控制(ATC)、铁路交通控制(RTC)和海洋交通控制(MTC)。多智能体在不同领域中的应用在交通控制方面，由于交通控制拓扑结10多智能体在不同领域中的应用在柔性制造上，多智能体技术可表示制造系统，并为解决动态问题的复杂性和不确定性提供新的思路。如在制造系统中，各加工单元可看作智能体，从而使加工过程构成一个半自治的多智能体制造系统，完成单元内加工任务的监督和控制。多智能体技术可用于制造系统的调度。Ramos建立了制造系统的动态调度协议，采用两类智能体分别完成任务安排和资源管理，通过智能体间的交互来解决生产任务的调度，采用合同网协议来处理调度过程中时间上的约束，根据资源情况动态安排任务，使系统能处理诸如设备故障等不确定性引起的实时调度问题多智能体在不同领域中的应用在柔性制造上，多智能体技术可表示制11多智能体在不同领域中的应用在分布式预测、监控及诊断中，智能体具有意图的性质，利用多智能体的联合意图机制可实现联合行动，从而实现分布式预测与监控。Jennings和Draa等分别利用智能体的联合意图实现了联合监控机制。Hartvigsen将多智能体技术应用于暴风雨气象观测，将各区域观测站分别作为一个智能体，各智能体对观测数据进行处理，作出局部预测，然后进行协调，构成一个多智能体系统。多智能体在不同领域中的应用在分布式预测、监控及诊断中，智能体12多智能体在不同领域中的应用虚拟现实中，虚拟现实定义为使用户不同程度地投入一个人工环境，并能与该环境中的对象进行相互作用的仿真技术。这项研究是以人为中心的人机和谐系统。多智能体在不同领域中的应用虚拟现实中，虚拟现实定义为使用户不13移动智能体移动智能体的基本概念移动智能体移动智能体的基本概念14移动智能体移动智能体的基本概念移动智能体在分布式环境下有以下特点(1)移动性(2)自主性(3)反应性(4)异步操作性(5)协作性(6)学习能力(7)安全性移动智能体移动智能体的基本概念移动智能体在分布式环境下有以下15移动智能体移动智能体系统的基准模型迁移机制安全性问题移动智能体的技术难点移动智能体移动智能体系统的基准模型移动智能体的技术难点16案例分析火星移动智能体整个框架采用分层递归式体系结构，自上而下分为智能规划层、导航控制层、驱动层三个层次案例分析火星移动智能体整个框架采用分层递归式体系结构，自上而17移动智能体技术在供应商评估方法中的应用供应商选择是供应链采购决策的意向重要内容其技术优势包括：1）节约网络带宽；2）封装网络协议；3）支持异步自主执行；4）支持平台无关性；5）易于分发服务；6）支持实时的远程交互；7）具有动态适应性；8）增强应用的鲁棒性和容错能力移动智能体技术在供应商评估方法中的应用供应商选择是供应链采购18主计算环境子计算环境主计算环境子计算环境19移动智能体在电力系统智能调度中的应用电力系统在地理范围上分布式非常广泛的，并且在整个电力网络中包含大量复杂性高、特性不同的设备和控制系统。加之目前电能的储存技术之后，生产与消费具有同时性。而消费方的负荷变化随机，导致电力系统在一定程度上表现出不可观测、运行变化不确定等基本特性。因此，要想准确的利用移动智能体体系实现电力系统的智能调度，首先要解决的就是准确的确定每一个智能体实体的参量描述。移动智能体在电力系统智能调度中的应用电力系统在地理范围上分布20本章小结多智能体技术是目前人工智能领域中最新、最重要的研究方向之一。随着网络技术的发展，多智能体技术的应用领域不断扩大，现已面向社会领域的各个方面。该项研究刚刚起步，还有许多理论与实际问题有待于深入研究。如何将多智能体技术应用于生产实际，已成为当前最为迫切的任务之一。相信基于多智能体技术的分布式智能控制将成为智能控制的一个重要的研究方向，多智能体技术将为复杂系统的综合集成提供一条新的途径。本章小结多智能体技术是目前人工智能领域中最新、最重要的研究方21思考与小结(1)智能体的定义是什么？多智能体的定义是什么？(2)多智能体在哪里有应用？(3)移动智能体有什么难点？思考与小结(1)智能体的定义是什么？多智能体的定义是什么？22智能体与多智能体系统智能体与多智能体系统23智能体与多智能体系统概述智能体的概述智能体的概念最初由Minsky于1986年在其《思维的社会》一书中正式提出，而事实上，早在此之前，就已经有人把基于智能体的计算模型应用到复杂系统的研究中。多智能体的概述多智能体系统（Multi-AgentSystems，MAS）就是研究复杂性科学的具体方法之一，在实际研究过程中，通常将具有上述特性的系统抽象而成MAS，通过构建大量具有自学习、自适应、自进化功能的智能体代替复杂系统的组成单元，交互作用而激发形成涌现现象，透视复杂系统的本质属性。智能体与多智能体系统概述智能体的概述智能体的概念最初由Min24智能体理论智能体的基本概念智能体是一个能够感知外界环境并且具有自主行为能力的以实现其设计目标的资质系统。智能体具有以下几种特性：1）反应性2）主动性3）自治性：智能体理论智能体的基本概念智能体是一个能够感知外界环境并且具25智能体的分类和结构根据人类思维的不同层次，把智能体分为以下几类：(1)反应式智能体结构智能体的分类和结构根据人类思维的不同层次，把智能体分为以下几26智能体的分类和结构根据人类思维的不同层次，把智能体分为以下几类：(2)慎思型智能体结构：智能体的分类和结构根据人类思维的不同层次，把智能体分为以下几27智能体的分类和结构根据人类思维的不同层次，把智能体分为以下几类：(3)混合型智能体结构智能体的分类和结构根据人类思维的不同层次，把智能体分为以下几28多智能体系统多智能体系统的基本概念多智能体系统是当今人工智能中的前沿学科，是分布式人工智能研究的一个重要分支，其目标是将大的复杂系统（软硬件系统）建造成小的、彼此相互通讯及协调的、易于管理的系统。多智能体系统的结构(1)智能体网络(2)智能体联盟(3)黑板结构多智能体系统多智能体系统的基本概念多智能体系统是当今人工智能29多智能体系统多智能体系统的特点(1)每个智能体都有独立的决策、计算能力以及独立的通信能力，但是自身的感知能力又是有限的，智能根据局部邻居的信息作出判断。(2)多智能体系统中采用大规模的分布式控制，不会因为个别智能体之间的通信故障，而影响整个多智能体系统的运行，因而具有更好的灵活性和可扩展性。(3)每个智能体以自己的利益达到最大化为自己的行动和决策准则。多智能体系统多智能体系统的特点(1)每个智能体都有独立的决30多智能体系统的关键问题对多智能体系统的研究难点与重点在于个体智能体的低层设计，各智能体之间的交互，以及系统的宏观涌现的实现，它借鉴了许多相关学科的研究方法与成果，同时，也为其他学科提供了新的思想与技术。关于当前多智能体系统的研究方向，主要集中在下：(1)通信(2)协商(3)协调(4)合作多智能体系统的关键问题对多智能体系统的研究难点与重点在于个体31多智能体在不同领域中的应用在交通控制方面，由于交通控制拓扑结构的分布式特性，使其很适合于应用多智能体技术，尤其对于具有剧烈变化的交通情况(如交通事故)，多智能体的分布式处理和协调技术更为适合。以城市交通控制系统为例，Burmeister等提出了未来汽车多智能体联运系统;Goldman等提出采用增量相互学习方法来协调交叉路口的两个控制器;Findler给出了交通网络的分级结构;Adorni等给出了汽车行驶路径规划的方法。多智能体技术应用于其它交通控制系统，主要有飞行交通控制(ATC)、铁路交通控制(RTC)和海洋交通控制(MTC)。多智能体在不同领域中的应用在交通控制方面，由于交通控制拓扑结32多智能体在不同领域中的应用在柔性制造上，多智能体技术可表示制造系统，并为解决动态问题的复杂性和不确定性提供新的思路。如在制造系统中，各加工单元可看作智能体，从而使加工过程构成一个半自治的多智能体制造系统，完成单元内加工任务的监督和控制。多智能体技术可用于制造系统的调度。Ramos建立了制造系统的动态调度协议，采用两类智能体分别完成任务安排和资源管理，通过智能体间的交互来解决生产任务的调度，采用合同网协议来处理调度过程中时间上的约束，根据资源情况动态安排任务，使系统能处理诸如设备故障等不确定性引起的实时调度问题多智能体在不同领域中的应用在柔性制造上，多智能体技术可表示制33多智能体在不同领域中的应用在分布式预测、监控及诊断中，智能体具有意图的性质，利用多智能体的联合意图机制可实现联合行动，从而实现分布式预测与监控。Jennings和Draa等分别利用智能体的联合意图实现了联合监控机制。Hartvigsen将多智能体技术应用于暴风雨气象观测，将各区域观测站分别作为一个智能体，各智能体对观测数据进行处理，作出局部预测，然后进行协调，构成一个多智能体系统。多智能体在不同领域中的应用在分布式预测、监控及诊断中，智能体34多智能体在不同领域中的应用虚拟现实中，虚拟现实定义为使用户不同程度地投入一个人工环境，并能与该环境中的对象进行相互作用的仿真技术。这项研究是以人为中心的人机和谐系统。多智能体在不同领域中的应用虚拟现实中，虚拟现实定义为使用户不35移动智能体移动智能体的基本概念移动智能体移动智能体的基本概念36移动智能体移动智能体的基本概念移动智能体在分布式环境下有以下特点(1)移动性(2)自主性(3)反应性(4)异步操作性(5)协作性(6)学习能力(7)安全性移动智能体移动智能体的基本概念移动智能体在分布式环境下有以下37移动智能体移动智能体系统的基准模型迁移机制安全性问题移动智能体的技术难点移动智能体移动智能体系统的基准模型移动智能体的技术难点38案例分析火星移动智能体整个框架采用分层递归式体系结构，自上而下分为智能规划层、导航控制层、驱动层三个层次案例分析火星移动智能体整个框架采用分层递归式体系结构，自上而39移动智能体技术在供应商评估方法中的应用供应商选择是供应链采购决策的意向重要内容其技术优势包括：1）节约网络带宽；2）封装网络协议；3）支持异步自主执行；4）支持平台无关性；5）易于分发服