22、多智能体系统模拟中的软件架构作用

多智能体系统模拟中的软件架构作用

1. 引言

控制系统是与底层环境相连的软件系统，其任务是确保在环境中实现特定功能。多智能体控制系统则是软件为多智能体系统的控制系统，由多个自主软件组件（即智能体）协作以实现共同目标。常见的多智能体控制系统包括制造控制系统、集体机器人系统、交通控制系统和传感器网络等。

模拟可用于支持多智能体控制系统的开发，为研究、评估和配置其在模拟环境中的行为提供了安全且经济高效的方法。本文聚焦于动态环境中多智能体控制系统的软件在环模拟，这类模拟具有两个特点：一是待模拟的环境是动态的，多智能体控制系统的运行条件不断变化；二是将真实多智能体控制系统的控制软件嵌入模拟中。

开发动态环境中多智能体控制系统的软件在环模拟具有复杂性，主要面临两个挑战：
- 模拟动态环境复杂 ：在动态环境中，智能体无法事先确定其行动的结果。其他活动可能会对行动结果产生重大影响，例如机器人在动态环境中执行行动时，可能会受到其他机器阻挡、硬件抖动导致路径偏离或能量耗尽等多种情况的影响。模拟时要重现可能的级联交互及其对行动的影响并非易事。
- 集成真实多智能体控制系统软件困难 ：多智能体控制系统在现实世界中部署的设备决定了控制软件的执行速度和对环境变化的反应时间。然而，模拟执行的计算机平台特性可能与实际部署设备有很大差异，且模拟速度可快可慢，在模拟中重现真实世界的时序特性并非简单之事。

特殊用途的建模构造和模拟平台包含了大量构建动态环境中多智能体控制系统软件在环模拟的专业知识。本文提出了一个针对此类模拟的软件架构，它以可重用的工件形式明确记录了模拟平台中的知识和实践，能捕捉复杂软件系