摘要：群體智能是人工智能的重要發(fā)展方向之一。無人系統(tǒng)群體智能作為人工群體智能的主要形態(tài)之一，在許多軍用和民用領(lǐng)域都具有廣闊且重要的應(yīng)用前景，同時(shí)在基礎(chǔ)理論方法、核心技術(shù)與系統(tǒng)構(gòu)建等方面也面臨諸多研究挑戰(zhàn)。
本文在在闡述群體智能的基本概念并對其進(jìn)行合理分類基礎(chǔ)上，分析無人群體智能的自組織、自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)和自涌現(xiàn)特征，從仿生群體智能機(jī)理和典型無人群體智能系統(tǒng)實(shí)例兩方面論述當(dāng)前無人系統(tǒng)群體智能研究現(xiàn)狀，并從仿生機(jī)理、驅(qū)動模式、研發(fā)方式和系統(tǒng)實(shí)踐四方面全面地總結(jié)無人系統(tǒng)群體智能研究特點(diǎn)。
在此基礎(chǔ)上，從理論方法、核心技術(shù)與系統(tǒng)構(gòu)建三方面循序漸進(jìn)、系統(tǒng)地梳理和凝練無人系統(tǒng)群體智能及其系統(tǒng)需要持續(xù)深化的主要研究方向，期望對相關(guān)研究者有所借鑒。
1、引言
群體智能研究起源于對蟻群、蜂群等簡單社會性生物群體行為的觀察與模擬. 該概念自20世紀(jì)80年代一經(jīng)提出，便引起了各相關(guān)領(lǐng)域研究人員的高度關(guān)注。
近年來，人們在模擬、延伸和擴(kuò)展簡單社會性生物群體智能的同時(shí)，也有研究者從人類社會的群體智能等其它視角探索著集體的偉大力量。經(jīng)過在不同應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓廣，使得群體智能有了更豐富的內(nèi)涵與外延.鑒于生物和人類群體智能所體現(xiàn)的集群優(yōu)勢和廣泛的應(yīng)用前景，2017年7月，在國務(wù)院發(fā)布的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中明確指出“群體智能”是人工智能領(lǐng)域的一個(gè)新的研究方向。隨后，由科技部啟動的《科技創(chuàng)新2030“新一代人工智能”重大項(xiàng)目指南》中，將“群體智能”列為人工智能領(lǐng)域的五大持續(xù)攻關(guān)方向之一。2020年1月，由中國科學(xué)院印發(fā)的《人工智能發(fā)展白皮書》中，又將“群體智能技術(shù)”列為人工智能領(lǐng)域的八大關(guān)鍵技術(shù)之一。無人系統(tǒng)群體智能作為群體智能的一種重要形態(tài)，伴隨著無人系統(tǒng)集群化、智能化得以快速發(fā)展。為持續(xù)開展相關(guān)研究，需要在總結(jié)已有無人系統(tǒng)群體智能相關(guān)研究基礎(chǔ)上，進(jìn)一步梳理無人系統(tǒng)群體智能的理論方法、核心技術(shù)以及系統(tǒng)構(gòu)建問題，以推進(jìn)我國此類群體智能研究及其系統(tǒng)研發(fā)，服務(wù)我國新一代人工智能發(fā)展目標(biāo)。
2、群體智能的基本概念與分類
群體智能(Swarm Intelligence)概念最早于1989年由Beni和Wang在研究細(xì)胞機(jī)器人的自組織現(xiàn)象提出，用以刻畫群居性生物通過協(xié)作而涌現(xiàn)出的集體智能行為，以及受自然界中群體協(xié)作行為啟發(fā)來解決問題或構(gòu)建人工集群系統(tǒng)的方法。
一般認(rèn)為，群體智能是指由一定規(guī)模的個(gè)體通過相互協(xié)作在整個(gè)群體系統(tǒng)宏觀層面表現(xiàn)出來的一種分散、去中心化的自組織行為. 盡管群體智能系統(tǒng)中個(gè)體的智能都極其有限，但卻能夠通過相互協(xié)作與分工，整體涌現(xiàn)出高度的集體智能，以完成復(fù)雜任務(wù)，并為各種復(fù)雜問題的求解提供新的思路。
歷經(jīng)30余年研究與發(fā)展，群體智能研究由最初的蟻群優(yōu)化算法、粒子群優(yōu)化算法等群體優(yōu)化算法開始發(fā)展到集群機(jī)器人、自重構(gòu)機(jī)器人、無人集群等分布式群體智能系統(tǒng)，再由基于互聯(lián)網(wǎng)的群體智能理論、系統(tǒng)與應(yīng)用發(fā)展到人機(jī)物融合的群體智能計(jì)算，概括而言，目前主要形成以下三種形態(tài)。
(1)互聯(lián)網(wǎng)群體智能
互聯(lián)網(wǎng)群體智能，是指在廣泛深度交互的互聯(lián)網(wǎng)組織結(jié)構(gòu)下，規(guī)模化人群為了特定目標(biāo)在線共同作用，從宏觀上產(chǎn)生超越個(gè)體智能局限性的智能狀態(tài)，使群體具有完成復(fù)雜任務(wù)的能力. 在互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)高速發(fā)展背景下，人工智能2.0中的“群體智能”則更多體現(xiàn)的是基于互聯(lián)網(wǎng)的群體智能涌現(xiàn)。
基于群體化編輯的維基百科、基于群體化開發(fā)的開源軟件、基于眾問眾答的知識共享、基于眾智眾享的APP商店等為此類群體智能的實(shí)例展現(xiàn). 互聯(lián)網(wǎng)群體智能理論與方法是人工智能2.0的核心研究領(lǐng)域之一，為人工智能在其他領(lǐng)域的研究起著基礎(chǔ)性和支撐性作用。
通過特定的組織結(jié)構(gòu)和大數(shù)據(jù)驅(qū)動的人工智能系統(tǒng)吸引、匯聚和管理大規(guī)模參與者，以競爭和合作等多種自主協(xié)同方式共同應(yīng)對挑戰(zhàn)性任務(wù)，將會成為互聯(lián)網(wǎng)科技創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的智力內(nèi)核。
(2)無人系統(tǒng)群體智能
無人系統(tǒng)群體智能是指由眾多相對自主、人工研發(fā)的無人自主運(yùn)動體通過相互協(xié)作與分工涌現(xiàn)出復(fù)雜智能行為的特性. 無人機(jī)集群、無人艇集群、無人坦克集群和工業(yè)智能機(jī)器人集群等是其目前階段的典型實(shí)例，多顆不同能力的衛(wèi)星也可組成衛(wèi)星集群的群體智能，跨域異構(gòu)無人集群進(jìn)一步呈現(xiàn)出更為復(fù)雜的無人系統(tǒng)群體智能形態(tài)。
這些無人集群以低成本、分散化形式滿足復(fù)雜任務(wù)功能需求，并針對復(fù)雜環(huán)境自主協(xié)同規(guī)劃、多域協(xié)同合作以及動態(tài)自適應(yīng)調(diào)整，可涌現(xiàn)出單個(gè)無人自主運(yùn)動體難以實(shí)現(xiàn)的智能水平. 無人系統(tǒng)群體智能不僅在協(xié)同偵察、聯(lián)合作戰(zhàn)、戰(zhàn)場評估等軍事領(lǐng)域，而且在區(qū)域物流、城市安防、搶險(xiǎn)救援等民用領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。
(3)人機(jī)物融合群體智能
人機(jī)物融合群體智能是通過人、機(jī)、物異構(gòu)群智能體的有機(jī)融合，利用其感知能力的差異性、計(jì)算資源的互補(bǔ)性、節(jié)點(diǎn)間的協(xié)作性和競爭性，構(gòu)建具有自組織、自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、持續(xù)演化等能力的智能感知計(jì)算空間，實(shí)現(xiàn)智能體個(gè)體技能和群體認(rèn)知能力的提升。
其中“人”主要體現(xiàn)為社會空間廣大普通用戶及其所攜帶的移動或可穿戴設(shè)備，“物”主要體現(xiàn)為信息空間豐富的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用及云端和邊緣服務(wù)，“物”則主要體現(xiàn)為具有感知、計(jì)算、通信、決策和移動等能力的物理實(shí)體。
在萬物智聯(lián)驅(qū)動下、人機(jī)物融合已是21世紀(jì)上半葉信息技術(shù)的發(fā)展趨勢，使得人機(jī)物融合群體智能成為面向未來的新型智能形態(tài). 處于發(fā)展之中的智慧城市、智能制造、智能戰(zhàn)場是人機(jī)物融合群體智能的典型實(shí)例。
本文從關(guān)鍵要素、實(shí)現(xiàn)方式和典型應(yīng)用三方面對三種群體智能形態(tài)進(jìn)行了綜合比較，具體如表1所示. 盡管三類群體智能形態(tài)不同，在關(guān)鍵要素的組成、實(shí)現(xiàn)方式和應(yīng)用方面均存在一些明顯差異，但其本質(zhì)內(nèi)涵一致，即通過多個(gè)個(gè)體間的相互通信與協(xié)作具備單個(gè)個(gè)體無法完成的任務(wù)能力。
表1 三種形態(tài)的群體智能比較
3、無人系統(tǒng)群體智能的主要特征體現(xiàn)
本文重點(diǎn)關(guān)注的是無人系統(tǒng)群體智能，此類群體智能在具有明顯的自組織、自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)和自涌現(xiàn)等特征體現(xiàn)。
(1)自組織. 無人系統(tǒng)群體智能體現(xiàn)出來的自組織是指其內(nèi)部眾多無人單體基于實(shí)時(shí)狀態(tài)與動態(tài)環(huán)境交互及認(rèn)知，形成時(shí)空、邏輯等群體自主協(xié)作，完成復(fù)雜任務(wù)的特性，體現(xiàn)的是群體從無序到有序的演化過程，是群體自身固有而并非外部影響施加給群體的一種性質(zhì)。自組織意味著無人群體智能系統(tǒng)中沒有一個(gè)中心控制模塊，也不存在一部分控制另一部分的情況. 自然界的生物群體均是通過其自組織來解決問題，理解了大自然如何使生物系統(tǒng)自組織，就可以模仿這種策略使人工的無人群體智能系統(tǒng)自組織。自組織是無人系統(tǒng)群體智能的重要特征體現(xiàn)，該特性可極大地提高無人群體智能系統(tǒng)在完成任務(wù)過程中的適應(yīng)性與健壯性。
(2)自適應(yīng). 無人系統(tǒng)群體智能體現(xiàn)出來的自適應(yīng)是指其不僅能夠動態(tài)適應(yīng)外界環(huán)境動態(tài)變化與使命任務(wù)人為更新，而且能夠從群體內(nèi)部狀態(tài)與行為突變(如局部個(gè)體故障)中盡快恢復(fù)原有行為的特性，即外界環(huán)境變化以及單個(gè)個(gè)體異常狀態(tài)均不會對整個(gè)群體執(zhí)行任務(wù)成效產(chǎn)生較大影響。
(3)自學(xué)習(xí). 無人系統(tǒng)群體智能體現(xiàn)出來的自學(xué)習(xí)是指在整體群體層面根據(jù)來自任務(wù)環(huán)境的性能反饋而修正并歸納其自身行為的特性. 學(xué)習(xí)的目的在于適應(yīng)與優(yōu)化，適應(yīng)是為了生存，而優(yōu)化是為了更好地發(fā)展. 自學(xué)習(xí)是無人系統(tǒng)群體智能重要的特征之一，同時(shí)又有其獨(dú)特之處. 通過自學(xué)習(xí)，群體將不再局限于預(yù)定行為，從而能夠適應(yīng)動態(tài)變化的環(huán)境和新的任務(wù)要求。
強(qiáng)化學(xué)習(xí)、合作式學(xué)習(xí)和進(jìn)化學(xué)習(xí)普遍存在于生物群體系統(tǒng)中，是實(shí)現(xiàn)無人群體智能系統(tǒng)自學(xué)習(xí)的可借鑒方式. 其中，進(jìn)化學(xué)習(xí)是群體智能一種特別的學(xué)習(xí)方法，它先以其數(shù)量占據(jù)優(yōu)勢，然后隨著環(huán)境變化，淘汰不能適應(yīng)的個(gè)體，在這一過程中，每一個(gè)體并沒有發(fā)生任何學(xué)習(xí)行為，但其群體具有更強(qiáng)的適應(yīng)能力。
通過自主且持續(xù)學(xué)習(xí)，使得無人群體智能系統(tǒng)具備了成長性，不僅能夠適應(yīng)環(huán)境的動態(tài)變化以及任務(wù)的需求變更，而且群體行為能夠自主演化，功能與性能得以持續(xù)提升。
(4)自涌現(xiàn). 自涌現(xiàn)是群體智能的本質(zhì)特征，其是自下而上自主出現(xiàn)的群智涌現(xiàn)，意為群體可以涌現(xiàn)出個(gè)體不具有的新屬性，而這種新屬性正是個(gè)體之間綜合作用的結(jié)果，形成群體宏觀有序的系統(tǒng)智能行為的特性。
無人系統(tǒng)群體智能體現(xiàn)出來的自涌現(xiàn)也是如此. 群體智能中的涌現(xiàn)現(xiàn)象與系統(tǒng)論和復(fù)雜系統(tǒng)中闡述的涌現(xiàn)本質(zhì)上是相同的，其是基于主體實(shí)現(xiàn)的涌現(xiàn)，群體中的個(gè)體結(jié)構(gòu)和功能相對簡單，通過在群體活動過程的交互與協(xié)調(diào)，適應(yīng)環(huán)境并學(xué)習(xí)進(jìn)化，涌現(xiàn)出一些新的整體行為和系統(tǒng)能力，實(shí)現(xiàn)了“1+1>2”的境界。
人們從自然界群體行為研究中得到啟發(fā)，發(fā)現(xiàn)微觀個(gè)體之間相互作用多是復(fù)雜非線性動態(tài)過程的迭代，并呈現(xiàn)出難以預(yù)測和行為有效的涌現(xiàn)特性. 例如，蟻群覓食、大雁遷徙、羊群效應(yīng)的群智涌現(xiàn)對無人系統(tǒng)群體智能優(yōu)化設(shè)計(jì)均有參考價(jià)值。
4、無人系統(tǒng)群體智能研究現(xiàn)狀
4.1 仿生群體智能機(jī)理研究
群體智能起源于生物學(xué)、生態(tài)學(xué)等領(lǐng)域. 諸如魚、鳥、螞蟻、蜜蜂等群體，其個(gè)體是能力有限的生命體，但通過共識的簡單行動規(guī)則，群體合作能夠產(chǎn)生復(fù)雜的群體運(yùn)動行為，實(shí)現(xiàn)超越個(gè)性行為的集體智慧. 研究者將各類生物群體智能行為歸納為集體行進(jìn)、群體聚集、群體避險(xiǎn)、協(xié)作筑巢、分工捕食等形態(tài)，深入研究不同形態(tài)集群行為中的群智協(xié)同機(jī)理，并探討其應(yīng)用在無人群體智能系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)之中。
例如，集體行進(jìn)是諸如鳥群等大規(guī)模生物個(gè)體以某種或多變形式同時(shí)行進(jìn)的一種自然現(xiàn)象. 研究者從大雁群體遷徙過程，由強(qiáng)壯且有經(jīng)驗(yàn)的頭雁帶隊(duì)，其余緊隨其后列隊(duì)為“人”字或“一”字整齊飛行的現(xiàn)象中，發(fā)現(xiàn)頭雁后面跟隨者所受升力會大大增加，可有效節(jié)約飛行體力，將其命名為“領(lǐng)航-跟隨模式”。
生物群體所呈現(xiàn)出的各種協(xié)調(diào)有序的群體運(yùn)動模式，啟發(fā)了無人群體智能系統(tǒng)協(xié)同方式設(shè)計(jì). 例如，研究者從鳥類群體行為中總結(jié)出凝聚、分離與對齊等行為規(guī)則，進(jìn)而從統(tǒng)計(jì)力學(xué)角度提出集群中個(gè)性運(yùn)動方向達(dá)成一致的條件，并為個(gè)體運(yùn)動建立了動力學(xué)方程。
4.2 典型無人群體智能系統(tǒng)研究實(shí)例
無人群體智能系統(tǒng)具體是指以群體智能理論為基礎(chǔ)，以無人智能體為節(jié)點(diǎn)，通過通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)作完成復(fù)雜任務(wù)的一類群體智能系統(tǒng). 在群體智能機(jī)理研究的基礎(chǔ)上，國內(nèi)外不少研究機(jī)構(gòu)開展了無人群體智能系統(tǒng)的研發(fā)。
(1)國外典型無人群體智能系統(tǒng)研究實(shí)例
美國目前在該領(lǐng)域處于國際領(lǐng)先地位，連續(xù)資助了多個(gè)代表性的無人機(jī)集群項(xiàng)目. “小精靈”(Gremlins)項(xiàng)目的旨在以高效、快速替代的方式搭載情報(bào)、監(jiān)視、偵察等任務(wù)載荷，同時(shí)在載機(jī)平臺中開發(fā)一個(gè)可以空中實(shí)現(xiàn)無人機(jī)集群快速發(fā)射和回收裝置，使得未來作戰(zhàn)飛機(jī)可以快速部署廉價(jià)、可重復(fù)使用的無人機(jī)集群。
拒止環(huán)境中協(xié)同作戰(zhàn)項(xiàng)目(CODE)旨在搭建一套包含編隊(duì)協(xié)同算法的模塊化軟件，以適應(yīng)帶寬限制和通信干擾等惡劣電磁環(huán)境，降低對地面指揮和操作人員的認(rèn)知負(fù)擔(dān)，并利用合理方式將各類功能載荷集成在無人機(jī)集群編隊(duì)中，在單一平臺受損情況下仍可有序執(zhí)行任務(wù)。
“灰山鶉”(Perdix)驗(yàn)證了微型無人機(jī)空中相互通信、集體決策并自主組成集群編隊(duì)能力，可有效躲避防空系統(tǒng)以執(zhí)行偵察任務(wù). 進(jìn)攻性蜂群戰(zhàn)術(shù)(OFFSET)項(xiàng)目基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)以及手勢、觸碰和觸感裝置等發(fā)展可控蜂群原型系統(tǒng)，其已將無人系統(tǒng)群體智能擴(kuò)展人機(jī)物融合群體智能。
低成本無人集群技術(shù)項(xiàng)目(LOCUST)旨在快速發(fā)射大量小型無人機(jī)，通過自適應(yīng)組網(wǎng)及自主協(xié)同技術(shù)，攜帶各類偵察和攻擊載荷，在數(shù)量上以絕對壓倒性優(yōu)勢贏得戰(zhàn)爭。
這些項(xiàng)目在功能上相互獨(dú)立、各有側(cè)重，在體系上互為補(bǔ)充、融合發(fā)展. 除美國外，英國、日本、新加坡等國家也相繼開展了關(guān)于無人集群智能協(xié)同控制相關(guān)領(lǐng)域的研究。
(2)國內(nèi)典型無人群體智能系統(tǒng)研發(fā)實(shí)例
在國內(nèi)，無人群體智能系統(tǒng)研究雖起步較晚，但發(fā)展快速. 北京航空航天大學(xué)借鑒生物集群理論對無人機(jī)集群編隊(duì)、目標(biāo)分配與跟蹤等集群任務(wù)進(jìn)行了理論研究與飛行試驗(yàn)驗(yàn)證，并取得了豐碩的成果。
中國電子科技集團(tuán)公司以固定翼無人機(jī)集群為載體研究無人系統(tǒng)群體智能關(guān)鍵技術(shù)，完成119架固定翼無人機(jī)集群飛行試驗(yàn)，演示了密集彈射起飛、空中集結(jié)、多目標(biāo)分組、編隊(duì)合圍、集群行動等群體動作，展示了自主飛行、隨機(jī)應(yīng)變等能力. 我國在南海萬山群島海域開展大規(guī)模水面無人艇“多艇協(xié)同”技術(shù)測試，56艘無人艇組成的無人艇群進(jìn)行海上編隊(duì)，避“島礁”、穿“橋洞”、快速變換編隊(duì)造型，協(xié)同避障。
清華大學(xué)提出了一種在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下低成本的人工智能集群控制演示驗(yàn)證系統(tǒng)，該系統(tǒng)以機(jī)動自組織探測集群為驗(yàn)證對象，對基于人工勢場的自組織控制策略進(jìn)行了演示驗(yàn)證。
從以上無人系統(tǒng)群體智能研究和系統(tǒng)實(shí)例可以看出，目前無人系統(tǒng)群體智能研究具有以下特點(diǎn)：
(1)仿生群體智能機(jī)理研究為基礎(chǔ). 無人系統(tǒng)群體智能研究基于生物群體(包括人類)自然存在的群體智能涌現(xiàn)機(jī)理，并可依據(jù)需求，模擬或借鑒生物群體智能行為規(guī)則與模式，優(yōu)化無人系統(tǒng)群體智能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，同時(shí)，注重與新一代信息技術(shù)融合，是一種有效的創(chuàng)新研究途徑。(2)系統(tǒng)載體與應(yīng)用場景為驅(qū)動. 無論國外還是國內(nèi)，無論何類無人系統(tǒng)群體智能，其群體智能研究均以具體無人集群實(shí)體為載體，以特定應(yīng)用場景為驅(qū)動，開展群體智能理論方法、關(guān)鍵技術(shù)研究以及任務(wù)成效驗(yàn)證，是深化技術(shù)研究、推動成果應(yīng)用的技術(shù)。(3)多學(xué)科交叉融合為研發(fā)方式. 無人系統(tǒng)群體智能研究具有鮮明的多學(xué)科交叉與融合特點(diǎn)，其不僅涉及自動控制、嵌入式計(jì)算、移動網(wǎng)絡(luò)、人工智能等信息學(xué)科，而且與仿生學(xué)、運(yùn)動學(xué)、機(jī)電一體化、系統(tǒng)工程等學(xué)科或方向密切相關(guān)，因此，多學(xué)科(或方向)融合團(tuán)隊(duì)組建是無人系統(tǒng)群體智能創(chuàng)新研究，并取得成果的重要保障。(4)無人系統(tǒng)群體智能研發(fā)處于初期. 目前國外對軍用無人系統(tǒng)群體智能核心技術(shù)及系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究，雖多為系統(tǒng)研發(fā)新聞報(bào)道，少見技術(shù)研究深層介紹，可以看出處于領(lǐng)先地位，仍在不斷深化之中；我國也組織了多項(xiàng)有關(guān)研究計(jì)劃，尚處于初期探索和初步實(shí)踐階段；無人系統(tǒng)群體智能研究與實(shí)踐，處于初期階段，其是一個(gè)不斷深化、逐步提升的無止境過程。
5、無人系統(tǒng)群體智能研究方向
基于國內(nèi)外無人系統(tǒng)群體智能已有研究與實(shí)踐，我們認(rèn)為開展無人系統(tǒng)群體智能持續(xù)化研究和規(guī)模化實(shí)踐，需要將我國“新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃”中的“群體智能”與“自主無人系統(tǒng)”融合在一起組織研究，涉及群體智能基礎(chǔ)理論方法、無人系統(tǒng)群體智能核心技術(shù)以及無人群體智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)與評估技術(shù)等方面。
5.1 無人系統(tǒng)群體智能基礎(chǔ)理論方法
如前所述，不同類型群體智能，其基礎(chǔ)理論方法既有共性，也有個(gè)性，無人機(jī)系統(tǒng)群體智能理論方法研究也應(yīng)在一般群體智能理論研究基礎(chǔ)上，注重自有特征的理論方法創(chuàng)新研究。
(1)群體智能結(jié)構(gòu)理論與組織方法. 深化生物與人類群體智能的社會性結(jié)構(gòu)理論與自適應(yīng)組織方法研究基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究適應(yīng)自主無人系統(tǒng)群體智能的群體化OODA(Observe, Orient, Decide, Act)行為模型以及多樣化時(shí)空結(jié)構(gòu)與多形態(tài)組織方法。
(2)群體智能涌現(xiàn)機(jī)理與協(xié)同方法. 深化群體聚集、群體避險(xiǎn)等不同形態(tài)生物群體智能涌現(xiàn)機(jī)理，研究生物群體智能到人工群體智能的群體動力學(xué)、啟發(fā)式規(guī)則等映射機(jī)理，研究適應(yīng)無人系統(tǒng)群體智能的群體化OODA協(xié)同機(jī)理。
(3)群體智能學(xué)習(xí)理論與與優(yōu)化方法. 在深入研究通用群體智能的群體強(qiáng)化學(xué)習(xí)、分布式學(xué)習(xí)、聯(lián)盟學(xué)習(xí)等學(xué)習(xí)方法創(chuàng)新與優(yōu)化基礎(chǔ)上，面向無人系統(tǒng)群智能時(shí)空約束、任務(wù)驅(qū)動、場景關(guān)聯(lián)等特征，進(jìn)一步研究與其相適應(yīng)的實(shí)時(shí)可信群體學(xué)習(xí)方法。
5.2 無人系統(tǒng)群體智能核心技術(shù)
無人系統(tǒng)群體智能核心技術(shù)研究，不僅需要考慮其自組織、自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)等特征，而且需要面向多數(shù)無人系統(tǒng)所具備的自主運(yùn)動、時(shí)空約束、行為健壯等特點(diǎn)，開展核心技術(shù)自主創(chuàng)新研究。
(1)復(fù)雜動態(tài)場景智能感知與理解技術(shù). 無人系統(tǒng)群體智能面臨環(huán)境自然、復(fù)雜多變的應(yīng)用場景以及能力互補(bǔ)、多類綜合的感知方式，需要深入研究復(fù)雜動態(tài)場景的智能感知與理解技術(shù)，具體包括主動感知、群智感知、狀態(tài)認(rèn)知、行為理解等算法及其自主硬/軟件結(jié)合的實(shí)現(xiàn)技術(shù)。
(2)無人群體實(shí)時(shí)學(xué)習(xí)與決策優(yōu)化技術(shù). 在群體智能學(xué)習(xí)理論與方法研究基礎(chǔ)上，依據(jù)無人系統(tǒng)群體智能特點(diǎn)與應(yīng)用共性需求，深化研究基于數(shù)據(jù)與知識驅(qū)動結(jié)合的學(xué)習(xí)以及群體智能行為決策的實(shí)時(shí)性優(yōu)化、魯棒性保障等具體技術(shù)。
(3)無人群體自主導(dǎo)航與任務(wù)執(zhí)行技術(shù). 研究復(fù)雜環(huán)境下基于計(jì)算機(jī)視覺的精準(zhǔn)定位、自主導(dǎo)航、快速識別、主動避障等群體智能導(dǎo)航技術(shù)，適應(yīng)特定類型(如無人機(jī)、無人車、無人艇、空間飛行器)無人集群的主動控制、智能控制技術(shù)以及跨域無人集群任務(wù)智能分配與協(xié)同技術(shù)等。
5.3 無人群體智能系統(tǒng)構(gòu)建
(1)特定類型無人群體智能系統(tǒng)綜合優(yōu)化設(shè)計(jì). 面向不同應(yīng)用領(lǐng)域或跨域的無人群體智能系統(tǒng)，其雖有共性，也有個(gè)性，在共性理論方法指導(dǎo)下，需從體系結(jié)構(gòu)、資源配置、運(yùn)行管控、行為智能、應(yīng)用服務(wù)等方面深化研究適應(yīng)個(gè)性的無人群體智能系統(tǒng)綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)。
(2)無人群體智能操作系統(tǒng)及應(yīng)用支撐. 為了簡化研發(fā)、高效運(yùn)行無人群體智能應(yīng)用系統(tǒng)， 需要研發(fā)與之適應(yīng)群體智能操作系統(tǒng)及其應(yīng)用支撐技術(shù). 群體智能操作系統(tǒng)不僅高效管理、實(shí)時(shí)認(rèn)知多維感知、異構(gòu)計(jì)算、無線通訊以及控制執(zhí)行等多樣化資源，而且有效支撐、實(shí)時(shí)服務(wù)群體化OODA行為的智能實(shí)現(xiàn)與智能算法及其軟件開發(fā)。
(3)無人群體智能系統(tǒng)綜合驗(yàn)證與評估. 無人群體智能系統(tǒng)具有應(yīng)用場景密切關(guān)聯(lián)、系統(tǒng)行為變化復(fù)雜、智能特性持續(xù)增長等特點(diǎn)，使得其研發(fā)與試驗(yàn)過程更為復(fù)雜，需要相應(yīng)綜合驗(yàn)證與評估技術(shù)有力支持. 為此，需要研究基于數(shù)字孿生的綜合驗(yàn)證、場景驅(qū)動與數(shù)據(jù)驅(qū)動結(jié)合的智能評估等技術(shù)。
6、結(jié)束語
無人系統(tǒng)群體智能作為群體智能的主要形態(tài)之一，不僅在我國軍事與民用領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景，而且必將推進(jìn)群體智能理論與技術(shù)的持續(xù)發(fā)展. 我們不僅應(yīng)注重創(chuàng)新研究群體智能基礎(chǔ)理論方法與無人系統(tǒng)群體智能核心技術(shù)，而且需加強(qiáng)自主研發(fā)不同形態(tài)的無人群體智能系統(tǒng)，開展典型領(lǐng)域應(yīng)用，服務(wù)我國國防、社會、經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域進(jìn)步.
本文來自網(wǎng)絡(luò)公開資料或已通過原創(chuàng)公眾號開通白名單授權(quán)轉(zhuǎn)載，版權(quán)歸原作者所有。文章內(nèi)容并不代表本平臺的觀點(diǎn)和對其真實(shí)性負(fù)責(zé)，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享，如涉版權(quán)問題，請速與我們聯(lián)系，我們將第一時(shí)間刪除。
