智能控制第9章多智能体系统控制.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,/42,第,9,章 多智能体系统控制,智能控制基础,9.1,引言,9.2,多智能体系统的理论,9.4,多智能体控制系统的应用举例,9.3,多智能体控制系统,目录,2,/42,9.1.1,多智能体系统的概念,多智能体系统（,MAS,，,Multi-Agent System,）研究一组,agent,如何通过相互之间的协调来形成一个系统；,是一种分布式人工智能；,追求,1+12,的效果。,3,/42,Agent,的含义,英文：代理,通常指一个具有智能的实体，如人、机器人、智能软件等。,中文翻译：智能体,4,/42,Agent,的特点,反应性,agent,对周围环境应有感知能力，并能根据环境的变化作出相应的反应。,预动性（前摄性）,(pro-activeness),agent,能够通过根据目标，主动地发起和引导行为。,社会性,agent,可以和其他的,agent,进行交互，进行协调。,5,/42,9.1.2,多智能体系统的发展,最早的,MAS,是开发产生式专家系统时出现的黑板系统；,70,年代的后期，,Standford,大学的博士生,Smith,提出了“合同网”；,80,年代，,Rosenschen,第一次用博弈论对,agent,间的交互进行了分析；,90,年代，对,MAS,系统的理论、技术研究开始深入和广泛。,在控制中，有,80,年代欧洲的,ARCHON,项目以及机器人足球等。,6,/42,9.1,引言,9.2,多智能体系统的理论,9.4,多智能体控制系统的应用举例,9.3,多智能体控制系统,目录,7,/42,9.2,多智能体系统的理论,9.2.1,多智能体系统的理论模型,9.2.2,多智能体系统的通信,9.2.3,多智能体系统的协调与协作,8,/42,1.,智能,Agent,感知,行动,agent,环 境,9,/42,Agent,的实现,慎思型,反应型,混合型,10,/42,（,1,）慎思型,基于,知识,的系统，可采用,符号逻辑推理,BDI(Belief-Desire-Intention),模型是公认的典型（,stanford,研究所,),信念,(Belief),：信念是,agent,对世界的认识（包括感知的信息）,愿望（,Desire),：,agent,的动机（与信念有关）,意图,(Intention),：理性慎思后，行动的方针。（要执行的愿望）,11,/42,流程,行为输出,感知输入,信念修正,信念集,愿望集,筛选,意图集,行为选择,意见产生,12,/42,（,2,）反应型,基础是,Brooks,于,1991,年提出的,行为主义,思想。,该理论认为生命最基本的目的是,生存,，在了解高层次的智能之前，首先要了解有关生存的反应能力，而这种反应能力即环境与行为之间的对应关系。,智能被描述为黑箱方式的,映射,13,/42,反应型的包含结构,14,/42,（,3,）混合型,原因没有一种方法可以适应所有的情况。,常见结构：层次型体系结构,15,/42,2.,多,agent,系统,多,agent,系统,MAS(Multi-agent System),分布式系统,优点,高效性：并行处理。,可靠性：个体冗余、信息融合,灵活性：可重构、扩展、易维护,系统性：自组织,16,/42,MAS,的研究内容,结构,相互作用,17,/42,（,1,）组织结构,集中式,分布式,混合型,18,/42,（,2,）,agent,间的交互,通信,协调,19,/42,9.2,多智能体系统的理论,9.2.1,多智能体系统的理论模型,9.2.2,多智能体系统的通信,9.2.3,多智能体系统的协调与协作,20,/42,通信,需要了解语言的内容以及内容背后真实的意图,常见的语言：,KQML(Knowledge,Query and Manipulation Language),FIPA-ACL,（,Agent Communication Language,）,21,/42,KQML,的三层结构,22,/42,9.2,多智能体系统的理论,9.2.1,多智能体系统的理论模型,9.2.2,多智能体系统的通信,9.2.3,多智能体系统的协调与协作,23,/42,1.,协调、协商与协作,协调,(Coordination),：满足系统目标或达到系统的和谐。,协商（,Negotiation,）：消除冲突，争取双赢。,协作,(Cooperation),：完成共同目标,24,/42,协商准则,最大社会利益准则,Pareto,效率准则：在所有的,agent,都没有损失的情况，至少使一个,agent,的利益得到提高。,平衡准则：,Nash,平衡点，满足,其中，,u,i,为效用函数，,i,为策略,简洁准则：最小系统代价,25,/42,2.,协调思想,基于对策论的协调方法,模拟经济现象的协调方法（合同网）,模拟社会心理的协调方法（联合意图理论）,模拟生物系统的协调方法,模拟物理系统的协调方法,模拟学习功能的协调改进,26,/42,9.1,引言,9.2,多智能体系统的理论,9.4,多智能体控制系统的应用举例,9.3,多智能体控制系统,目录,27,/42,1.,理性主义方法,制定作用规则（契约）,模拟经济现象（合同网）,模拟社会心理（联合意图理论）,基于对策论,28,/42,控制系统举例,用于工业控制的结构,ARCHON(Architecture for Cooperative Heterogeneous ON-line systems),；,Jennnings,在联合意图理论的基础上提出。,29,/42,ARCHON agent,的结构,30,/42,R1,：,IF,任务,t,完成,AND t,产生了满足联合目标,G,的结果,THEN G,已满足,R2,：,IF,接收到与联合目标,G,触发条件有关的消息,i AND i,导致继续,G,的信念失效,THEN G,的动机不再存在,R3,：,IF,属于共同规划,P,的任务,t1,延迟,AND t1,必须与,P,中的任务,t2,同步,THEN P,已被破坏,R4,：,IF,共同规划,P,已经完成,AND P,的预期结果没有产生,AND,存在另外的规划,THEN P,无效,匹配规则,31,/42,R1,：,IF,联合目标,G,已满足,THEN,放弃所有相关的局部行为,AND,通知协作,agent,R2,：,IF,联合目标,G,的动机不在存在,THEN,放弃所有相关的局部行为,AND,通知协作,agent,R3,：,IF,共同规划,P,已被破坏,AND P,可以重新调度,THEN,暂停与,P,相关的局部活动,AND,重新设置与,P,相关的定时器和描述,AND,通知协作,agent,R4,：,IF,共同规划,P1,失效,AND,存在另外的规划,P2,THEN,放弃与,P1,相关的所有局部活动,AND,通知协作,agent P1,失效并且建议,P2,选择规则,32,/42,2.,行为主义方法,行为的分解、合成与选择,模拟生物系统,蚁群算法,免疫算法,模拟物理系统,粒子算法,33,/42,群体行为的分解与合成,34,/42,行为的选择,1,：,ALLIANCE,结构,35,/42,行为选择,2,：行为网,射门行为,36,/42,3.,进化主义方法,传统进化计算的推广,协进化,(,Coevolution,),在传统进化算法的基上，增加了种群之间的关系，如共生、寄生等。,37,/42,9.1,引言,9.2,多智能体系统的理论,9.4,多智能体控制系统的应用举例,9.3,多智能体控制系统,目录,38,/42,9.4.1,多机器人控制系统,多机械手协调系统,多机器人协作系统,仿生机器人系统,可重构机器人系统,39,/42,机器人足球比赛,agent,系统的结构设计,agent,的环境感知,agent,的技能训练,多,agent,的协作,MAS,的策略形成,agent,的高层智能,人机交互,40,/42,9.4.2,交通管理系统,交通管理系统的特点：,分布性,自治性,动态不确定性,41,/42,城市交通控制系统设计,42,/42,