4、使用功能体素模型模拟群体运动及不安全区域建模

使用功能体素模型模拟群体运动及不安全区域建模

1. 引言

群体行为是基于社会互动的系统行为基础，一群相互通信的实体构成多智能体系统。集群行为是众多相互作用的智能体为实现共同目标而表现出的集体行为，智能体可以是细胞、复杂生物体，如鸟类、动物、人群等，我们将群体成员称为α - 智能体。

雷诺兹提出了基于群体行为的三条智能体行为规则：
1. 群体凝聚 ：智能体应与邻居保持接近。
2. 避免碰撞 ：避免与邻居发生碰撞。
3. 速度匹配 ：与最近的邻居比较速度。

同时，还介绍了三种集群算法，其中两种用于自由移动，一种用于受限移动。第一种算法体现了雷诺兹规则，第二种是在自由三维空间中向目标移动的算法，第三种算法可在向目标移动时绕过障碍物。这些算法结合了共识、合作学习和拥挤控制，用于确定捕食者攻击的方向，也是协调逃离捕食者所必需的。

2. 方法的一般规则

在人工智能领域，利用一组简单系统解决问题的想法由来已久。如今，成群的移动机器人旨在取代人机系统和单个机器人，用于执行劳动密集型、大规模、单调或繁琐的任务，以及对人类健康或生命有危险的任务。

许多概念基于图论。考虑一个图$G$，它由顶点集$ν = {1, 2, …, n}$和边集$ε ⊆ {(i, j) : i, j ∈ ν, j ≠ i}$组成，$n$表示系统中作为智能体的节点数量，$|ν|$和$|ε|$分别称为图的阶和大小。设$q_i ∈ R^m$表示集合$ν$中第$i$个节点的位置，节点$i$的邻居集定义为$N_i = {j ∈ ν