53、基于信息素激发机制的多智能体协调与控制在制造控制中的应用

基于信息素激发机制的多智能体协调与控制在制造控制中的应用

1. 引言

制造控制负责处理制造系统中的内部物流，它决定了产品实例的所有路由以及在这些未完成产品上启动生产过程。然而，制造控制软件开发人员面临着制造系统及其环境变化和干扰带来的挑战。此外，这类软件的用户数量不如主流软件多，较低的投资水平和较少的用户反馈也给其成功开发和部署带来了额外障碍。

为应对这些挑战，本文探讨了一种受社会昆虫行为启发的多智能体协调与控制系统设计。该设计旨在使理想的整体系统行为自然涌现，而无需让单个智能体面对整个系统的复杂性和动态性。这使得单个智能体能够在无需软件维护的情况下适应变化，可在不同系统中重复使用，并且能够让涌现行为处理干扰。

本文首先介绍了作为协调与控制系统基础的生物学概念——信息素激发机制（stigmergy），然后讨论了开发协调与控制系统的不同步骤：
1. 将环境智能体化，使其成为解决方案的一部分。
2. 实施控制层，为做出决策的智能体提供必要和有用的信息。
3. 在控制系统的最高层实施决策机制，使更改和调整这些规则变得非常容易。

2. 信息素激发机制

1959年，P.P. Grasse引入了“信息素激发机制”这个词。信息素激发机制意味着智能体在其环境中留下被称为“信息素”（stigma）的信号，以相互影响彼此的行为。与需要智能体之间明确会面的协调方法相比，这种机制适用于小规模的交互。在信息素激发机制中，智能体观察环境中的信号并据此行动，而无需与其他智能体进行同步。

智能体之间的协调发生在它们根据交互调整其活动时。这些交互可以是直接的或间接的，信息素激发机制属于间接交互的范畴。这类似于一个人在超市