【摘 要】
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随着物联网与泛在感知、人工智能与学习进化、互联网与数字通信、大数据与新计算技术等新信息潮流的迅猛发展,席卷人类社会经济及生产生活的方方面面,以巨大的动能驱动着新一代智能交通、新经济新零售时代下的精准敏捷供应链与智慧物流,以及面向产品全生命周期的网络化与智能化制造等的兴起与飞速发展,使得基于契约化社会分工的一体化生产、运行控制、经营管理体系的规模与日俱增,也面临越来越多的动态多变、不确定性大、高非线
【基金项目】
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广东省科技计划项目“基于物联网的制造执行系统智能泛在感知关键技术研发”(编号 2014A010103034,2015-2018); 深圳市科技计划基础研究自由探索项目“基于蚁群Stigmergy协作机制与ANN的多智能制造主体协同方法研究(编号JCY20170817095017389,2018-2020)”;
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随着物联网与泛在感知、人工智能与学习进化、互联网与数字通信、大数据与新计算技术等新信息潮流的迅猛发展,席卷人类社会经济及生产生活的方方面面,以巨大的动能驱动着新一代智能交通、新经济新零售时代下的精准敏捷供应链与智慧物流,以及面向产品全生命周期的网络化与智能化制造等的兴起与飞速发展,使得基于契约化社会分工的一体化生产、运行控制、经营管理体系的规模与日俱增,也面临越来越多的动态多变、不确定性大、高非线性高阶高维高耦合性、异构异形异性等诸多问题,对分工协作、一体化运行、协同工作等的需求亦因此越来越复杂。针对这些复杂性问题的解决,非智能的传统方法已越来越无法有效地因应和难以跨越与克服上述困境。鉴于多智能体系统(Multi-Agent System,MAS)方法及社会性生物群体与人体生理系统在个体智能与群体自组织机制与协调协同方法对于很好地解决这些复杂性具有很大优势,本文围绕“基于共识主动性(Stigmergy)和神经内分泌调节机制的多智能体群智能自组织与调控方法”进行探讨、研究和试验,以为复杂环境下多协作任务基于多智能体群体智能自组织协同求解提供一种新思路、新方法。为此,本文通过对分布式人工智能、小世界网络理论、基于Stigmergy的仿生群智能、神经内分泌调节机制的探究分析,揭示师法人类机体、效法自然的自组织与运行调节机制对构建智能系统、提呈和涌现多智能体群体智能以实现复杂问题协同求解的重要性和作用机理,提出面向多任务协作求解的多智能体自组织调控问题模型及解决思路和方案;进一步地,提出并构建一种具有人脑认知与行为控制机制与结构和基于Stigmergy合作共识主动性与信息素/激素产生传播扩散机理实现对外交互合作的智能Agent模型及基于MAS的智能系统建模方法(The Stigmergy-driven&MAS-based Method of Modelling Intelligent System,SMMMIS),以为在不同层次上构建智能系统提供体系框架和应用范式;为使能处于无序和/或远离平衡态的,具有不同智能能力的多智能个体因应不同复杂环境变化、自发自主动态形成有序、平衡的动态合作联盟—基于SMMMIS的分布式智能系统,通过对自组织的内涵理解、小世界理论机会发现与信息传播机理的揭示,提出了一种基于友元接力算法的多智能体群智能自组织机制;而且,通过对分布式/分散化智能系统传统自组织调控方法、社会性生物系统与智能系统的比较分析、共识主动性的再认知再理解,借鉴人体神经内分泌免疫系统及相互间的关联交互与共同作用、自我调节机制等用于多智能体协作协同解决复杂问题的优势,提出一种基于友元合作共识主动性和人体神经内分泌调节机制的多智能体群智能自组织机制和调控方法,包括友元共识主动性驱动的智能系统自主形成自组织机制下基于DNA双螺旋结构的信息素/激素模型及其传播扩散交互机制与亲和度计算方法、基于自分泌与激素作用机理的多智能体一致性协控制算法等,为探讨多智能体群体智能的形成涌现和发挥作用奠定了坚实基础;针对上述研究内容,在设计面向新一代零售的智慧仓储-无人超市系统一体化运控模型与,及构建多智能AGV协作取货搬运运行控制问题模型的基础上,开展智慧仓储/无人超市环境下支持多智能体协同工作的自组织方法模拟试验系统的设计、搭建与试验研究及结果分析。相关仿真和模拟试验结果表明:从原理上验证了面向复杂环境下多协作任务协同求解所提出的解决方案、智能系统建模方法,基于友元接力搜索算法和友元合作共识主动性的自组织机制及其驱动下的基于神经内分泌调节的群智能自组织调控方法与多智能体一致性调控算法等的合理性、可行性和可用性,可为因应如新一代基于车路协同的智能交通、新一代零售下的电商及敏捷供应链、智慧物流与仓储、配送快递、无人超市,乃至智能制造等复杂应用环境下多协作任务的协同工作和有效实现,提供一种新模型、新方法和应用策略与范式,具有较大的理论指导和实际参考应用价值。
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