Field-Based Coordination for Pervasive Multiagent Systems

Field-Based Coordination for Pervasive Multiagent Systems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Springer-Verlag New York Inc
作者:Zambonelli, Franco
出品人:
页数:241
译者:
出版时间:
价格:$ 134.47
装帧:HRD
isbn号码:9783540279686
丛书系列:
图书标签:
  • Multiagent Systems
  • Coordination
  • Field Robotics
  • Distributed Control
  • Swarm Intelligence
  • Pervasive Computing
  • Artificial Intelligence
  • Robotics
  • Algorithms
  • Decentralized Systems
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具体描述

More and more, software systems involve autonomous and distributed software components that have to execute and interact in open and dynamic environments, such as in pervasive, autonomous, and mobile applications. The requirements with respect to dynamics, openness, scalability, and decentralization call for new approaches to software design and development, capable of supporting spontaneous configuration, tolerating partial failures, or arranging adaptive reorganization of the whole system. Inspired by the behaviour of complex natural systems, scientists and engineers have started to adjust their mechanisms and techniques for self-organization and adaption to changing environments. In line with these considerations, Mamei and Zambonelli propose an interaction model inspired by the way masses and particles in our universe move and self-organize according to contextual information represented by gravitational and electromagnetic fields. The key idea is to have the componentsa (TM) actions driven by computational force fields, generated by the components themselves or by some infrastructures, and propagated across the environment. Together with its supporting middleware infrastructure a" available with additional information under http: //www.agentgroup.unimore.it a" this model can serve as the basis for a general purpose and widely applicable approach for the design and development of adaptive distributed applications.

《分布式决策与协同控制:面向复杂环境下的智能体系统》 内容简介: 本书深入探讨了在动态、不确定且资源受限的复杂环境中,如何设计和实现高效的分布式决策与协同控制策略,以驱动大规模多智能体系统(MAS)实现共同目标。本书的重点在于突破传统集中式控制的局限性,充分利用智能体之间的局部信息交互和自主性,构建鲁棒、可扩展且适应性强的群体行为。 核心主题与内容详述: 第一部分:分布式决策基础 智能体建模与交互: 本部分首先介绍了不同类型的智能体模型,包括其感知能力、执行能力、通信协议以及环境交互方式。重点关注如何在分布式环境中准确地建模智能体的内部状态和外部行为,以及如何设计通信机制以支持有效的局部信息共享。将详细阐述用于描述智能体交互的数学框架,如博弈论、马尔可夫决策过程(MDP)及其在多智能体场景下的扩展,以及基于规则和有限状态机的简单模型。 信息融合与知识表示: 在分布式系统中,每个智能体往往只能获取有限的局部信息。本部分将研究如何设计分布式信息融合算法,使智能体能够有效地整合来自自身传感器和邻居智能体的感知数据,形成更全面的环境认知。我们将探讨诸如贝叶斯融合、共识算法以及基于不确定性量化的信息融合技术,并讨论如何在分布式环境下进行有效的知识表示和推理,以支持智能体做出更明智的决策。 分布式优化与激励机制: 许多多智能体任务都可以被建模为分布式优化问题,例如资源分配、路径规划等。本部分将介绍一系列先进的分布式优化算法,如次梯度法、ADMM(交替方向乘子法)在分布式场景下的应用,以及如何设计激励机制来引导智能体遵循全局目标,即使这些目标与个体短期利益可能不完全一致。将深入分析激励相容性、公平性等概念在分布式激励设计中的重要性。 第二部分:协同控制与群体行为 分布式感知与态势感知: 在复杂环境中,实现全局态势感知是协同控制的前提。本部分将研究如何利用分布式传感器网络和智能体之间的协作,实现对环境状态的鲁棒估计。重点将放在如何处理传感器噪声、信息丢失以及智能体故障等问题,以确保群体能够对关键环境变化做出及时响应。 分布式规划与任务分配: 对于具有复杂任务的多智能体系统,需要设计高效的分布式任务分配和规划策略。本部分将介绍如何利用去中心化的拍卖机制、匹配算法以及基于市场机制的任务分配方法,使得智能体能够根据自身能力和任务需求,动态地分配和调整任务。同时,也将探讨如何进行分布式路径规划和行为协调,以避免冲突并最大化群体效率。 群体行为的涌现与控制: 本部分将聚焦于如何通过简单的局部交互规则,实现复杂的群体行为,如编队飞行、协同搜索、群体避障等。将深入研究源自生物界启发式算法(如粒子群优化、蚁群算法)在MAS中的应用,以及如何利用基于行为的控制方法、状态机方法以及更先进的强化学习技术来设计和控制群体行为。重点在于理解个体行为如何影响整体群体动力学,以及如何设计反馈机制来纠正偏差和引导群体朝着期望的目标演进。 通信约束下的协同: 实际的多智能体系统通常面临带宽受限、延迟或不可靠的通信环境。本部分将重点研究如何在这些通信约束下实现有效的协同。将探讨压缩感知、事件触发通信、基于信誉的通信选择以及鲁棒的容错通信协议等技术,以最小化通信开销,同时保证信息的有效传递和决策的鲁棒性。 第三部分:高级主题与应用 适应性与鲁棒性: 复杂环境的动态性和不确定性要求智能体系统具备高度的适应性和鲁棒性。本部分将探讨如何设计能够自我学习、自我修复的智能体,以及如何构建能够应对突发事件、故障和环境变化的协同控制策略。将介绍基于模型预测控制(MPC)的分布式变体、基于自适应学习的控制方法以及故障检测与恢复机制。 异构多智能体系统: 现实世界的MAS往往由能力、传感器和通信接口各不相同的异构智能体组成。本部分将研究如何在异构环境中实现有效的决策和协同,包括如何处理不同智能体之间的通信兼容性问题、如何进行跨模态信息融合以及如何设计能够充分发挥异构智能体优势的协同策略。 仿真与实验验证: 为验证所提出的分布式决策与协同控制算法的有效性,本部分将介绍常用的仿真平台和实验方法。将讨论如何设计合理的仿真场景来模拟真实世界的复杂性,以及如何进行实验分析和结果评估。 本书特色: 理论与实践相结合: 理论分析严谨,同时注重算法在实际应用中的可行性和有效性。 全面性: 涵盖了分布式决策与协同控制的各个关键环节,从个体建模到群体行为涌现。 前沿性: 融入了最新的研究成果和技术发展,为读者提供深入的行业洞察。 面向应用: 提供了丰富的案例分析和仿真指导,便于读者将其应用于实际工程问题。 目标读者: 本书适合于从事机器人学、人工智能、控制理论、计算机科学、运筹学等领域的研究人员、工程师、高级本科生及研究生。对于希望理解和设计下一代智能体系统的读者,本书将提供宝贵的理论基础和实践指导。

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读后感

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用户评价

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最终,作为一名对复杂系统充满热情的读者,我发现这本书的价值不仅在于它提供了一套解决特定问题的技术方案,更在于它提供了一种看待分布式智能的新视角。它迫使我们重新审视“协调”的本质——它或许并非总是需要一个中心化的调度器或一个预先设定的通信协议,而更可能是一种对共同环境的、微妙的、持续的集体“感知”与“塑造”。书中在技术细节上的严谨性,结合其广阔的应用前景,使得这本书在我的专业参考书中占有了重要的一席之地。它不仅仅是关于多智能体系统的工具书,更像是一份关于如何在无序中寻找秩序的哲学指南。我对未来研究方向的启示在于:如何设计出既能高效地利用“场”进行信息交换,又能通过代理的行为,反过来“优化”这个信息交换媒介本身的反馈回路。这本书无疑为这个前沿研究领域设立了一个新的高度和标杆。

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深入阅读后,我开始思考这本书对于更宏观的系统哲学层面的影响。它所倡导的“基于场”的协调,是否可以被视为一种对“涌现”现象的工程化实践?如果说自然界中的蚁群、鸟群等群体行为,是通过简单的局部交互规则,在环境中“雕刻”出复杂的宏观模式,那么这本书就是在尝试将这种自然界的智慧提炼成一套可计算、可实现的数学框架。这种哲学上的转变——从“命令与控制”到“环境耦合与自组织”——是跨时代的。我非常希望书中能够更深入地探讨,当系统中引入具有学习能力的代理时,这些学习过程如何影响和塑造所依赖的“场”本身。如果场不再是静态的物理属性,而是动态地被代理们的集体行为所反哺和重塑,那么我们正在讨论的系统将从一个被动响应者,演变为一个主动建构其运行环境的复杂适应系统。这种动态反馈机制,是本书理论能否迈向真正通用人工智能的关键所在。

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这本著作,初识便被其深邃的标题所吸引。《Field-Based Coordination for Pervasive Multiagent Systems》——光是这几个词的组合,就勾勒出一幅复杂的、渗透到我们日常生活方方面面的智能系统图景。我原以为它会是一本专注于传统分布式控制或经典AI理论的教科书,然而,实际的阅读体验却远远超出了我的预期。它似乎将焦点置于一个极具前沿性的交叉领域,即如何让那些遍布环境、无处不在的代理(Agent)群体,在没有中央指挥的情况下,通过对“场”(Field)这种隐形但强大的媒介进行感知和响应,实现有效的协同工作。这种“基于场”的协调范式,与我以往接触的基于消息传递或共享内存的协调机制截然不同,它暗示了一种更自然、更具鲁棒性的分布式智能涌现方式。书中对“场”的数学建模和物理意义的探讨,显得尤为精妙,它不仅仅是简单的势函数叠加,更像是对环境状态的一种连续性表达,代理们通过对这个连续场的梯度或局部扰动进行微调,便能达成全局目标。我对作者如何将这种抽象的场概念,成功地落地到实际的异构多智能体系统中感到非常好奇,并期待书中能给出扎实的案例来印证其理论的有效性,尤其是在处理大规模、动态变化场景时的表现。

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从叙事风格上看,这本书的行文节奏非常引人入胜,它没有采用那种刻板的教科书式的堆砌定义,反而更像是一场由浅入深、层层递进的智力探险。每一章节的过渡都设计得十分流畅,仿佛作者在引导读者一步步揭开复杂系统的面纱。特别是在引入多智能体系统(MAS)的经典挑战,例如死锁、冲突解决、以及资源分配问题时,作者总能及时地利用“场协调”的独特视角,提供出一种截然不同于传统算法的优雅解决方案。这种优雅性,主要体现在减少了代理间显式的、高开销的通信需求,转而依赖环境信息的隐式传递。这种转变,对于追求能源效率和计算简洁性的现代嵌入式系统设计而言,无疑具有极大的吸引力。我个人对其中关于“场冲突的局部最小化”的描述深感兴趣,这似乎触及了分布式优化领域的一个核心难题,即如何在不牺牲全局性能的前提下,允许局部代理进行快速、低成本的决策迭代。

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坦白讲,当我翻开这本书的扉页时,我内心深处对这类系统工程类书籍总抱持着一种谨慎的乐观。这类主题往往在理论推导上耗费大量篇幅,导致实践应用部分的阐述显得苍白无力,最终沦为“空中楼阁”。然而,这本书在构建其理论框架的同时,却展现出一种罕见的务实精神。它似乎巧妙地平衡了理论的严谨性和工程的可操作性。我特别留意到关于“渗透式”(Pervasive)这个定语的解读,它意味着系统必须能够在资源受限、通信不稳定的环境中运行,这对于任何想要将其应用于物联网、智慧城市或灾难响应场景的工程师来说至关重要。书中关于鲁棒性分析的部分,绝非敷衍了事,而是深入探讨了在部分传感器失效或数据延迟的情况下,基于场模型的自适应调整策略。如果书中的方法论能够有效降低系统对精确预知环境的依赖,那么它将为下一代边缘计算和分布式决策提供一个强大的理论基石。期待作者能提供更为详尽的仿真或实物验证,以证实其在应对真实世界噪音和非线性反馈回路时的优越性能。

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