18、结合仿真与形式化工具开发自组织多智能体系统

结合仿真与形式化工具开发自组织多智能体系统

1. 引言

自组织正日益被视为应对现代系统复杂性的有效方法。它允许开发具有复杂动态的系统，这些系统能适应环境扰动，且无需对未来的周围条件有全面了解。遵循自组织原则开发的系统由简单实体组成，这些实体在本地与共享同一环境的其他实体相互作用，通过涌现共同产生目标全局模式和动态。

许多生物系统可以用自组织方法有效建模，例如蚁群觅食、白蚁筑巢、蜜蜂的蜂巢模式、蚂蚁的幼体分类等。这些生物系统启发了许多人工系统的开发，如自动化导引车的分散协调、电路交换电信网络的拥塞避免、汽车涂装的制造调度和控制以及自组织对等基础设施等。此外，自组织原则目前正在一些研究项目中得到探索，这些项目在不久的将来可能具有工业相关性，如无定形计算、自主计算和生物信息学。

自组织这一术语的现代含义最早出现在1947年英国精神病学家威廉·罗斯·阿什比的一篇论文中。阿什比将自组织定义为系统改变自身内部组织的能力，而非由外部力量改变。这个定义强调了“自我”方面，即驱动系统的控制流必须是内部的。对于“组织”部分，研究界有不同的观点，它可以被解释为组件的空间排列、系统统计熵、系统组件之间的任务分化、信息路径的建立等。所有这些情况都涉及组件之间的某种关系，无论是拓扑、结构还是功能上的。因此，如果一个系统能够通过管理组件之间的关系（拓扑、结构或功能），仅通过其组件的相互作用来重新组织自己，而无需外部力量，我们就称其为“自组织”系统。这一定义意味着每个自组织系统都具有以下四个关键特征：
- 自主性 ：控制必须位于系统内部，并应免受环境力量的影响，但这并不意味着是封闭系统，因为大多数系统将依赖环境中的信息、能量和物质资源。
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