【正文】 SI 強調(diào) “協(xié)同合作 ” , 不好的個體通過學(xué)習(xí)向好的方向轉(zhuǎn)變 ,不好的個體被保留還可以增強群體的多樣性。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]( 變化范圍可通過平移處理使之對稱 ) , 迭代中若某一維的 xid 或 vid 超過邊界則取邊界值。 僅僅通過使用這三條規(guī)則 , boids 系統(tǒng)就出現(xiàn)非常逼真的群體聚集行為 , 鳥成群地在空中飛行 , 當遇到障礙時它們會分開繞行而過 , 隨后又會重新形成群體。 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 ,它是通過模擬自然界螞蟻社會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)個體能對環(huán)境 (包括群內(nèi)其它個體 )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)象的計算技巧，例如，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是簡化的大腦模型，遺傳算法是模擬基因進化的過程，目前這一類計算技術(shù)被統(tǒng)稱為自然計算。 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：包含綜合機理，確定系統(tǒng)應(yīng)當應(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)： 機械手正抓住積木 a。對于不可預(yù)測的論域，考慮可能的結(jié)果集合，按照它們出現(xiàn)的可能性以某個次序排列。 定義 規(guī)劃是對某個待求解問題給出求解過程的步驟。 ? 世界模型的謂詞邏輯表示 ? 定義謂詞 ? 確定問題初始狀態(tài) ? 確定問題目標狀態(tài) ? 確定基本操作 ? 基于謂詞邏輯規(guī)劃的基本過程 ? 問題分解 ? 子問題規(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) 積木世界的機器人規(guī)劃 求解機器人完成規(guī)定工作的動作序列 B A C C B A 機械手 機械手 (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) 積木世界的機器人規(guī)劃 1. 積木世界的機器人問題 機器人能夠執(zhí)行的動作 舉例如下： unstack(a,b)：把堆放在積木 b上的積木 a拾起。當一條規(guī)則被應(yīng)用于某個狀態(tài)描述或數(shù)據(jù)庫時，就從該數(shù)據(jù)庫刪去刪除表的內(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)劃時首先只考慮一層的細節(jié)，然后再注意規(guī)劃中比這一層低一層的細節(jié)，所以把它叫做長度優(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)的機器人規(guī)劃 (5) 解釋與說明：通過用戶接口，在專家系統(tǒng)與用戶之間進行對話，從而使用戶能夠輸入數(shù)據(jù)、提出問題、知道推理結(jié)果以及了解推理過程等。 （ 2）其次 , 個體與環(huán)境 (包括個體之間 )之間的相互影響、相互作用是系統(tǒng)演變和進化的主要動力。 群智能定義：任何一種由昆蟲群體或其它動物社會行為機制而激發(fā)設(shè)計出的算法或分布式解決問題的策略均屬于群智能。 《 Swarm Intelligence》 最重要的觀點是： Mind is social, 也就是認為人的智能是源于社會性的相互作用，文化和認知是人類社會性不可分割的重要部分，這一觀點成為了群智能發(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 問題中 , 這里以 TSP 問題為例對算法作簡單介紹。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)造一種改進的人工魚群算法 , 并以換熱器系統(tǒng)為例 , 驗證了該算法，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中的完全隨機變異，這與最近對實際生物系統(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算法的流程進行描述。第 i 個粒子位置表示為向量 Xi=( xi1, xi2, …, xiD) 。 由于 ACO算法具有廣泛實用價值，成為了群智能領(lǐng)域第一個取得成功的實例，曾一度成為群智能的代名詞，相應(yīng)理論研究及改進算法近年來不斷取得新的成果。 人類的社會思想行為并不簡單類似鳥群或魚群的行為 , 人類思想的形成過程是一種在高維認知空間的探索歷程。 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。 CAS理論提供了模擬生物、 生態(tài)、 經(jīng)濟、 社會等復(fù)雜系統(tǒng)的巨大潛力。 在機械手運動學(xué)和動力學(xué)基礎(chǔ)上，討論在關(guān)節(jié)空間和笛卡爾空間中機器人運動的軌跡規(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)劃簡介 例： NAO機器人檢球動作。在 NOAH系統(tǒng)中，準則被用來提出推定的方法以便修正所產(chǎn)生的規(guī)劃。對于用戶輸入的每一個任務(wù)， Shakey自主地規(guī)劃完成該任務(wù)的行動并