俗話說，雙拳難敵四手，惡虎還怕群狼，在自然界，經(jīng)常有數(shù)量眾多的生物個(gè)體聚集形成集群的例子，比如鳥群通過編隊(duì)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離遷徙，蟻群覓食時(shí)協(xié)同搬運(yùn)。董希旺表示，這些生物集群智能擁有個(gè)體無法比擬的優(yōu)勢(shì)，而當(dāng)下，如何讓軍事領(lǐng)域中的集群系統(tǒng)具備集群智能是研究熱點(diǎn)，如維納衛(wèi)星群、無人機(jī)蜂群、多導(dǎo)彈集群等。
北京航空航天大學(xué)副教授董希旺2017年國(guó)務(wù)院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中列出的8項(xiàng)基礎(chǔ)理論中有多項(xiàng)是與集群智能直接相關(guān)，可見集群智能是人工智能發(fā)展的必然趨勢(shì)，也是新一代人工智能的核心研究領(lǐng)域之一。許多空中飛行表演、燈光秀等動(dòng)輒使用幾千架飛機(jī)或無人機(jī)，但董希旺認(rèn)為，集群的定義不該以數(shù)量論，而應(yīng)該看背后的算法是否為分布式的算法。在集群協(xié)同方面，整個(gè)過程從組網(wǎng)、感知、定位、決策、規(guī)劃、控制都需要關(guān)鍵技術(shù)，而
智能協(xié)同控制技術(shù)正是集群智能涌現(xiàn)的保障和途徑，是爭(zhēng)奪的技術(shù)制高點(diǎn)。其中有不少技術(shù)難點(diǎn)與挑戰(zhàn)，據(jù)董希旺介紹，集群系統(tǒng)具有智能體、交互方式和行為規(guī)則三個(gè)組成要素，并具備大規(guī)模、自組織、分布式和涌現(xiàn)性四個(gè)典型特征。他指出，所謂的集群功能就是遠(yuǎn)比單個(gè)智能體強(qiáng)大，有“1+1?2”的效果。
中國(guó)電科院發(fā)布119架無人機(jī)集群飛行試驗(yàn)
那么，智能協(xié)同控制技術(shù)有哪些難點(diǎn)及挑戰(zhàn)呢？董希旺表示，集群系統(tǒng)智能涌現(xiàn)需要?jiǎng)討B(tài)自組網(wǎng)、協(xié)同感知定位、協(xié)同決策規(guī)劃、協(xié)同控制和協(xié)同制導(dǎo)
五個(gè)必備條件，在三要素約束多、四特征要求高、五條件保障難的多約束條件下，利用非完備的局部相對(duì)信息，實(shí)現(xiàn)分布式智能協(xié)同決策規(guī)劃、感知定位及制導(dǎo)控制十分困難。董希旺對(duì)編隊(duì)合圍代表性技術(shù)進(jìn)行了介紹，他表示，傳統(tǒng)的三種典型的編隊(duì)控制策略可以認(rèn)為是基于一致性的策略的特例，基于一致性的策略具有三種典型策略無法比擬的優(yōu)勢(shì)。因此，董希旺及其團(tuán)隊(duì)提出基于動(dòng)態(tài)輸出反饋的自適應(yīng)時(shí)變編隊(duì)控制協(xié)議（控制器），突破自適應(yīng)時(shí)變編隊(duì)控制理論，給出編隊(duì)隊(duì)形與個(gè)體能力之間的匹配關(guān)系，解決隊(duì)形快速變化、個(gè)體數(shù)量未知、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湮粗碾y題。
基于無人機(jī)的協(xié)同驗(yàn)證平臺(tái)系統(tǒng)
此外，董希旺表示，為了支撐相關(guān)理論結(jié)果，他們自主研制了一套基于無人機(jī)的協(xié)同驗(yàn)證平臺(tái)系統(tǒng)，并將理論結(jié)果應(yīng)用到自研的協(xié)同驗(yàn)證平臺(tái)系統(tǒng)中，部分已交付給北京大學(xué)、北京理工大學(xué)等高校，還與航天二院成立了集群智能控制聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，在無人機(jī)集群上的應(yīng)用成果獲得了多個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)，為保證我國(guó)未來在集群智能領(lǐng)域的引領(lǐng)作用和技術(shù)優(yōu)勢(shì)助力！
編后語：此文是根據(jù)北京航空航天大學(xué)副教授董希旺于2019年5月在浙江寧波余姚舉行的第六屆中國(guó)機(jī)器人峰會(huì)上的《分布式編隊(duì)合圍控制技術(shù)及在無人機(jī)集群中的應(yīng)用》報(bào)告錄音整理摘編部分而成，題目為編者所加。
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