多智能体系统（MAS）简介
1.背景
??自然界中大量個體聚集時往往能夠形成協(xié)調(diào)、有序，甚至令人感到震撼的運(yùn)動場景，比如天空中集體翱翔的龐大的鳥群、海洋中成群游動的魚群，陸地上合作捕獵的狼群。這些群體現(xiàn)象所表現(xiàn)出的分布、協(xié)調(diào)、自組織、穩(wěn)定、智能涌現(xiàn)等特點(diǎn)，引起了生物學(xué)家的研究興趣。而后為了滿足工程需要，美國麻省理工學(xué)院的Minsky提出了智能體( agent) 的概念，并且把生物界個體社會行為的概念引入到計(jì)算機(jī)學(xué)科領(lǐng)域。 這時，生物學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域發(fā)生了交叉。 所謂的智能體可以是相應(yīng)的軟件程序，也可以是實(shí)物例如人、車輛、機(jī)器人、人造衛(wèi)星等。
??近些年來，由于生物學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、人工智能、控制科學(xué)、社會學(xué)等多個學(xué)科交叉和滲透發(fā)展，多智能體系統(tǒng)越來越受到眾多學(xué)者的廣泛關(guān)注，已成為當(dāng)前控制學(xué)科以及人工智能領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
2.定義
??智能體（Agent）指具有自治性、社會性、反應(yīng)性和預(yù)動性的基本特性的實(shí)體。可以看做是可以是相應(yīng)的軟件程序或者一個實(shí)體（如人、車輛、機(jī)器人等），它嵌入到環(huán)境中，通過傳感器感知環(huán)境，通過效應(yīng)器自治地作用于環(huán)境并滿足設(shè)計(jì)要求。
?智能體（Agent）指具有自治性、社會性、反應(yīng)性和預(yù)動性的基本特性的實(shí)體。可以看做是可以是相應(yīng)的軟件程序或者一個實(shí)體（如人、車輛、機(jī)器人等），它嵌入到環(huán)境中，通過傳感器感知環(huán)境，通過效應(yīng)器自治地作用于環(huán)境并滿足設(shè)計(jì)要求。
??在不同的文獻(xiàn)中多智能體系統(tǒng)有不同的定義（所涵蓋的內(nèi)容大體相同），如下：
??（1）多智能體系統(tǒng)是由一系列相互作用的智能體構(gòu)成，內(nèi)部的各個智能體之間通過相互通信、合作、競爭等方式，完成單個智能體不能完成的，大量而又復(fù)雜的工作。
??（2）多智能體系統(tǒng)的定義：多智能體系統(tǒng)( multi-agent systems) 是指由多個自主個體組成的群體系統(tǒng)，其目標(biāo)是通過個體間的相互信息通信和交互作用。
??（3）多智能體系統(tǒng)，是指大量分布配置的自治或半自治的子系統(tǒng)（智能體）通過網(wǎng)絡(luò)互連所構(gòu)成的復(fù)雜的大規(guī)模系統(tǒng)，它是“系統(tǒng)的系統(tǒng)”（system of system）。
??（4）多智能體是指多個智能體及其相應(yīng)的組織規(guī)則和信息交互協(xié)議構(gòu)成的，能夠完成特定任務(wù)的一類復(fù)雜系統(tǒng)。
3.特點(diǎn)
??多智能體系統(tǒng)（multi-agent system）的目標(biāo)是讓若干個具備簡單智能卻便于管理控制的系統(tǒng)能通過相互協(xié)作實(shí)現(xiàn)復(fù)雜智能[1]，使得在降低系統(tǒng)建模復(fù)雜性的同時，提高系統(tǒng)的魯棒性、可靠性、靈活性。
??多智能體系統(tǒng)的主要具有以下的特點(diǎn)：
??（1）自主性。在多智能體系統(tǒng)中，每個智能體都能管理自身的行為并做到自主的合作或者競爭。
??（2）容錯性。智能體可以共同形成合作的系統(tǒng)用以完成獨(dú)立或者共同的目標(biāo)，如果某幾個智能體出現(xiàn)了故障，其他智能體將自主地適應(yīng)新的環(huán)境并繼續(xù)工作，不會使整個系統(tǒng)陷入故障狀態(tài)。
??（3）靈活性和可擴(kuò)展性。MAS 系統(tǒng)本身采用分布式設(shè)計(jì)，智能體具有高內(nèi)聚低耦合的特性，使得系統(tǒng)表現(xiàn)出極強(qiáng)的可擴(kuò)展性。
??（4）協(xié)作能力。多智能體系統(tǒng)是分布式系統(tǒng)，智能體之間可以通過合適的策略相互協(xié)作完成全局目標(biāo)。
4.應(yīng)用領(lǐng)域
??目前多智能體系統(tǒng)已在飛行器的編隊(duì)、傳感器網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)融合、多機(jī)械臂協(xié)同裝備、并行計(jì)算、多機(jī)器人合作控制、交通車輛控制、網(wǎng)絡(luò)的資源分配等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。
5.一致性問題
??多智能體的協(xié)調(diào)控制的基本問題包括一致性控制、會合控制、聚結(jié)控制和編隊(duì)控制等。其中后三者可視為一致性控制的推廣與特例。多智能體系統(tǒng)達(dá)到一致是實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制的首要條件，受到學(xué)者的廣泛關(guān)注。以下主要介紹一致性。
??一致性( consensus) 是指多智能體系統(tǒng)中的個體在局部協(xié)作和相互通信下，調(diào)整更新自己的行為，最終使得每個個體均能達(dá)到相同的狀態(tài)，它描述了每個智能體和與其相鄰的智能體的信息交換過程。
??由定義可知，多智能體一致性的基本要素有三個，分別是具有動力學(xué)特征的智能體個體；智能體之間用于信號傳輸?shù)耐ㄐ磐負(fù)洌恢悄荏w個體對輸入信號的響應(yīng)，即一致性協(xié)議。
??多智能體一致性問題研究歷程，可分為三個階段：
??（1）第一階段是群集現(xiàn)象模擬階段。這一時期，學(xué)者們通過觀察自然界中生物群體的現(xiàn)象，對這種群體行為進(jìn)行模擬，挖掘多個體系統(tǒng)背后的機(jī)理模型，其中兩個最著名的模型是Boid模型和Vicsek模型。
??（2）第二階段是理論體系建立階段。Jadbabaie等對Vicsek模型線性化后進(jìn)行分析，得出其一致性條件。隨后Olfati-Saber和Murray建立了一致性的基本框架。并將圖論、矩陣論、非線性理論等相關(guān)知識引入到多智能體系統(tǒng)一致性的研究當(dāng)中，打下了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。
??（3）第三階段是理論完善和實(shí)際應(yīng)用階段。這一時期，一部分學(xué)者針對已有實(shí)物構(gòu)建模型，并對其一致性進(jìn)行理論研究。另一部分學(xué)者著手于構(gòu)建新型的智能體協(xié)同系統(tǒng)并將之應(yīng)用于實(shí)際生活中。
6.參考文獻(xiàn)
7.后記
??以上內(nèi)容來自于學(xué)習(xí)時所收集的資料進(jìn)行整理，如有問題，懇請指正。
??對于多智能體系統(tǒng)當(dāng)前現(xiàn)狀以及展望等，這里我就不進(jìn)行列舉。
??PS：部分圖片來自于網(wǎng)絡(luò)，侵刪。
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的多智能体系统（MAS）简介的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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