4、自组织多智能体系统：原理、通信与规范详解

自组织多智能体系统：原理、通信与规范详解

1. 自主计算与多智能体系统基础

自主计算源于IBM应对数据中心成本飞涨的研究与开发项目。当时，硬件成本大幅下降，人员成本保持不变，但能源成本却急剧上升。因此，资源的自我管理被提出，但不同目标之间存在资源竞争。例如，性能管理器希望最小化响应时间，尽可能多地开启处理器；而电源管理器则希望最小化能源使用，尽可能多地关闭处理器。

人类的自主调节系统为自主计算的提出提供了灵感，它能在隐藏过程复杂性的同时维持体内平衡。自主元素按照MAPE - K参考架构实现，其中MAPE标识了自主控制循环中的不同活动：
- 监控环境以构建模型；
- 分析模型以评估情况并检测异常；
- 规划一系列行动，从异常状态恢复到期望状态；
- 执行计划以采取纠正措施。
“K”指的是多个自主元素之间共享的知识。

多智能体系统是由智能体作为基本组件的系统。它与分布式面向对象系统和动态系统存在显著差异：
| 系统类型 | 关键关注点 | 耦合程度 | 位置重要性 | 分析方式 |
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
| 分布式面向对象系统 | 数据和方法的物理分布 | 相对紧密耦合 | 位置透明 | 关注物理分布 |
| 多智能体系统 | 责任和控制的逻辑分布 | 松散耦合 | 位置重要 | 更细粒度分析，具有异步性、异质性和学习能力 |
| 动态系统 | 状态和状态之间的转换 | - | - | 通过定义微分方程分析 |

在分布式和动态系统中，多智能体系统专注于在不同功能和多样知识的背景下组织个体和集体智能，涉及合作、协调、