【正文】 SI 強(qiáng)調(diào) “協(xié)同合作 ” , 不好的個(gè)體通過(guò)學(xué)習(xí)向好的方向轉(zhuǎn)變 ,不好的個(gè)體被保留還可以增強(qiáng)群體的多樣性。第 d( 1≤d≤M)維的位置變化范圍和速度變化范圍分別為 [ xd,max, xd,max]和 [ vd,max, vd,max]( 變化范圍可通過(guò)平移處理使之對(duì)稱 ) , 迭代中若某一維的 xid 或 vid 超過(guò)邊界則取邊界值。 僅僅通過(guò)使用這三條規(guī)則 , boids 系統(tǒng)就出現(xiàn)非常逼真的群體聚集行為 , 鳥(niǎo)成群地在空中飛行 , 當(dāng)遇到障礙時(shí)它們會(huì)分開(kāi)繞行而過(guò) , 隨后又會(huì)重新形成群體。 合肥工業(yè)大學(xué) 人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室 34/47 蟻群算法 (Ant Colony Optimization—ACO)由 Colorni, Dorigo 和 Maniezzo 于 1991 年提出 ,它是通過(guò)模擬自然界螞蟻社會(huì)的尋找食物的方式而得出的一種仿生優(yōu)化算法。 合肥工業(yè)大學(xué) 人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室 31/47 群智能算法 —— 群智能理論 Quality Principle: 群內(nèi)個(gè)體能對(duì)環(huán)境 (包括群內(nèi)其它個(gè)體 )的關(guān)鍵性因素的變化做出響應(yīng)。 第二部分的內(nèi)容的研究中，現(xiàn)已經(jīng)有了很多源于生物現(xiàn)象的計(jì)算技巧，例如，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是簡(jiǎn)化的大腦模型，遺傳算法是模擬基因進(jìn)化的過(guò)程，目前這一類計(jì)算技術(shù)被統(tǒng)稱為自然計(jì)算。 群智能算法 —— 群智能思想起源 合肥工業(yè)大學(xué) 人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室 24/47 群智能算法 —— 群智能思想起源 復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng) ( Complex Adaptive System, CAS) 理論 ： 1994 年由 Holland 教授正式提出。 （ 2） 控制策略：包含綜合機(jī)理，確定系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)應(yīng)用什么規(guī)則以及采取什么方式去尋找該規(guī)則。 (2) 操作符 (F規(guī)則 )。 HOLDING(a)： 機(jī)械手正抓住積木 a。對(duì)于不可預(yù)測(cè)的論域，考慮可能的結(jié)果集合，按照它們出現(xiàn)的可能性以某個(gè)次序排列。 定義 規(guī)劃是對(duì)某個(gè)待求解問(wèn)題給出求解過(guò)程的步驟。 ? 世界模型的謂詞邏輯表示 ? 定義謂詞 ? 確定問(wèn)題初始狀態(tài) ? 確定問(wèn)題目標(biāo)狀態(tài) ? 確定基本操作 ? 基于謂詞邏輯規(guī)劃的基本過(guò)程 ? 問(wèn)題分解 ? 子問(wèn)題規(guī)劃 ? 得到操作序列 合肥工業(yè)大學(xué) 人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室 10/47 STRIPS規(guī)劃系統(tǒng) 積木世界的機(jī)器人規(guī)劃 求解機(jī)器人完成規(guī)定工作的動(dòng)作序列 B A C C B A 機(jī)械手 機(jī)械手 (a) (b) 合肥工業(yè)大學(xué) 人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室 11/47 STRIPS規(guī)劃系統(tǒng) 積木世界的機(jī)器人規(guī)劃 1. 積木世界的機(jī)器人問(wèn)題 機(jī)器人能夠執(zhí)行的動(dòng)作 舉例如下： unstack(a,b)：把堆放在積木 b上的積木 a拾起。當(dāng)一條規(guī)則被應(yīng)用于某個(gè)狀態(tài)描述或數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，就從該數(shù)據(jù)庫(kù)刪去刪除表的內(nèi)容。 A Service Robot Copes with Changes Understanding, Learning, Planning, and Acting 合肥工業(yè)大學(xué) 人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室 17/47 分層規(guī)劃 探索規(guī)劃時(shí)首先只考慮一層的細(xì)節(jié)，然后再注意規(guī)劃中比這一層低一層的細(xì)節(jié)，所以把它叫做長(zhǎng)度優(yōu)先搜索。 合肥工業(yè)大學(xué) 人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室 20/47 基于專家系統(tǒng)的機(jī)器人規(guī)劃 (5) 解釋與說(shuō)明：通過(guò)用戶接口，在專家系統(tǒng)與用戶之間進(jìn)行對(duì)話，從而使用戶能夠輸入數(shù)據(jù)、提出問(wèn)題、知道推理結(jié)果以及了解推理過(guò)程等。 （ 2）其次 , 個(gè)體與環(huán)境 (包括個(gè)體之間 )之間的相互影響、相互作用是系統(tǒng)演變和進(jìn)化的主要?jiǎng)恿Α? 群智能定義：任何一種由昆蟲(chóng)群體或其它動(dòng)物社會(huì)行為機(jī)制而激發(fā)設(shè)計(jì)出的算法或分布式解決問(wèn)題的策略均屬于群智能。 《 Swarm Intelligence》 最重要的觀點(diǎn)是： Mind is social, 也就是認(rèn)為人的智能是源于社會(huì)性的相互作用，文化和認(rèn)知是人類社會(huì)性不可分割的重要部分，這一觀點(diǎn)成為了群智能發(fā)展的基石。 群智能算法 —— 蟻群算法 合肥工業(yè)大學(xué) 人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室 35/47 ACO算法首先應(yīng)用于 TSP 問(wèn)題中 , 這里以 TSP 問(wèn)題為例對(duì)算法作簡(jiǎn)單介紹。于是也就得到了基本 PSO算法。李曉磊等又采用分解協(xié)調(diào)的思想構(gòu)造一種改進(jìn)的人工魚(yú)群算法 , 并以換熱器系統(tǒng)為例 , 驗(yàn)證了該算法，結(jié)果表明該算法具有較好的收斂性。 SI 中所隱含的變異是有偏好的，而并非通常 EC中的完全隨機(jī)變異，這與最近對(duì)實(shí)際生物系統(tǒng)變異行為的新研究成果相符。 ACO、 PSO在本質(zhì)上不能用廣義 EC算法的流程進(jìn)行描述。第 i 個(gè)粒子位置表示為向量 Xi=( xi1, xi2, …, xiD) 。 由于 ACO算法具有廣泛實(shí)用價(jià)值，成為了群智能領(lǐng)域第一個(gè)取得成功的實(shí)例，曾一度成為群智能的代名詞，相應(yīng)理論研究及改進(jìn)算法近年來(lái)不斷取得新的成果。 人類的社會(huì)思想行為并不簡(jiǎn)單類似鳥(niǎo)群或魚(yú)群的行為 , 人類思想的形成過(guò)程是一種在高維認(rèn)知空間的探索歷程。 群智能理論還非常不成熟 , 但已成為有別于傳統(tǒng)人工智能中連接主義、 行為主義和符號(hào)主義的一種新的關(guān)于智能的描述方法 , 并成為人工智能領(lǐng)域的新研究熱點(diǎn)。 CAS理論提供了模擬生物、 生態(tài)、 經(jīng)濟(jì)、 社會(huì)等復(fù)雜系統(tǒng)的巨大潛力。 在機(jī)械手運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)上，討論在關(guān)節(jié)空間和笛卡爾空間中機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的軌跡規(guī)劃和軌跡生成方法 合肥工業(yè)大學(xué) 人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室 22/47 軌跡規(guī)劃簡(jiǎn)介 例： NAO機(jī)器人檢球動(dòng)作。在 NOAH系統(tǒng)中，準(zhǔn)則被用來(lái)提出推定的方法以便修正所產(chǎn)生的規(guī)劃。對(duì)于用戶輸入的每一個(gè)任務(wù)， Shakey自主地規(guī)劃完成該任務(wù)的行動(dòng)并