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,