14、大规模多智能体系统中的多样性：城市交通系统的集体自适应探索

大规模多智能体系统中的多样性：城市交通系统的集体自适应探索

1. 层次集合体在城市交通系统中的应用

现代城市是复杂的社会技术实体，旨在为居民和游客高效提供服务。城市中的水、电、通信和金融网络相互交织，同时人们在不同尺度的出行需求也日益多样化，从短距离的街区出行到跨城市的长途旅行，每次出行都有其特定的要求，如时间、成本和便利性等。因此，现代城市需要灵活整合各种交通方式，包括公交车、火车、出租车、自行车和汽车等。然而，这些交通方式的组合复杂性使得单一的整体控制系统难以应对。那么，层次集合体在这种情况下的表现如何呢？

我们考虑一个简化的城市交通系统（UMS），它由多种交通方式组成，并进行集体管理。该系统包括以下几种交通方式：
- 常规公交服务：具有固定路线和时间表的公交网络。
- 灵活巴士（FB）：收集客户出行请求，并按需组织高效路线以满足这些请求的服务。
- 拼车服务：多人共享汽车出行的服务。
- 出租车：传统的出租车服务。

每种交通方式都有其复杂的内部子结构。例如，FB服务允许第三方小巴车主注册其服务可用性，客户也可以注册出行请求（如位置、时间）。该服务根据请求的出行时间和位置以及车辆的可用性动态创建路线。每个FB路线由负责服务该路线的车辆（或FB司机）和在相似时间和位置范围内出行的乘客组成，并由提供必要基础设施的FB公司进行监督。可以看出，FB路线是协作行为的一个很好的例子，乘客为了比出租车更便宜、比传统公交车更快的出行，牺牲了部分灵活性。

我们对这个系统的模拟将交通与一组可以以不同方式交互的智能体连接起来。智能体可以根据其需求成为多个可能集合体（从E1到E9）的一部分。如图1所示，UMS示例的拓扑结构包括层次模式和直接