群體智能(Swarm/collection intelligence)這個概念來自對自然界中昆蟲群體的觀察,群居性生物通過協(xié)作表現(xiàn)出的宏觀智能行為特征被稱為群體智能。
概述
群體智能作為一個新興領(lǐng)域自從20世紀(jì)80年代出現(xiàn)以來引起了多個學(xué)科領(lǐng)域研究人員的關(guān)注已經(jīng)成為人工智能以及經(jīng)濟(jì)社會生物等交叉學(xué)科的熱點和前沿領(lǐng)域。
群體智能的提出由來已久,人們很早以前就發(fā)現(xiàn),在自然界中,有的生物依靠其個體的智慧得以生存,有的生物卻能依靠群體的力量獲得優(yōu)勢。在這些群體生物中,單個個體沒有很高的智能,但個體之間可以分工合作、相互協(xié)調(diào),完成復(fù)雜的任務(wù),表現(xiàn)出比較高的智能。它們具有高度的自組織、自適應(yīng)性,并表現(xiàn)出非線性、涌現(xiàn)的系統(tǒng)特征。
群體智能指的是無智能或者僅具有相對簡單智能的主體通過合作表現(xiàn)出更高智能行為的特性;其中的個體并非絕對的無智能或只具有簡單智能,而是與群體表現(xiàn)出來的智能相對而言的。當(dāng)一群個體相互合作或競爭時,一些以前不存在于任何單獨個體的智慧和行為會很快出現(xiàn)。
群體智能具有層次性、涌現(xiàn)性和不確定性,網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)挖掘方法可以用于大眾交互的互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的群體智能及其涌現(xiàn)機(jī)理研究。
基本原則
(1)?鄰近原則(?Proximity?Principle) ,群體能夠進(jìn)行簡單的空間和時間計算;
(2)?品質(zhì)原則(Quality?Principle),群體能夠響應(yīng)環(huán)境中的品質(zhì)因子;
(3)?多樣性反應(yīng)原則(?Principle?of?Diverse?Response) ,群體的行動范圍不應(yīng)該太窄;
(4)?穩(wěn)定性原則(Stability?Principle) ,群體不應(yīng)在每次環(huán)境變化時都改變自身的行為;
(5)?適應(yīng)性原則(Adaptability?Principle) ,在所需代價不太高的情況下,群體能夠在適當(dāng)?shù)臅r候改變自身的行為。
特點
(1)?控制是分布式的,不存在中心控制。因而它更能夠適應(yīng)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的工作狀態(tài),并且具有較強(qiáng)的魯棒性,即不會由于某一個或幾個個體出現(xiàn)故障而影響群體對整個問題的求解。
(2)?群體中的每個個體都能夠改變環(huán)境,這是個體之間間接通信的一種方式,這種方式被稱為“激發(fā)工作”(Stigmergy)?。由于群體智能可以通過非直接通信的方式進(jìn)行信息的傳輸與合作,因而隨著個體數(shù)目的增加,通信開銷的增幅較小,因此,它具有較好的可擴(kuò)充性。
(3)?群體中每個個體的能力或遵循的行為規(guī)則非常簡單,因而群體智能的實現(xiàn)比較方便,具有簡單性的特點。
(4)?群體表現(xiàn)出來的復(fù)雜行為是通過簡單個體的交互過程突現(xiàn)出來的智能(?Emergent?Intelligence) ,因此,群體具有自組織性。
研究歷史
群體智能的相關(guān)研究早已存在,到目前為止也取得了許多重要的結(jié)果。自1991年意大利學(xué)者Dorigo?提出蟻群優(yōu)化(Ant?Colony?最優(yōu)化,ACO)理論開始,群體智能作為一個理論被正式提出,并逐漸吸引了大批學(xué)者的關(guān)注,從而掀起了研究高潮。1995年,Kennedy?等學(xué)者提出粒子群優(yōu)化算法(Particle?Swarm?Opti?-mization,PSO?),此后群體智能研究迅速展開,但大部分工作都是圍繞ACO和PSO進(jìn)行的。
目前群智能研究主要包括智能蟻群算法和粒子群算法。智能蟻群算法主要包括蟻群優(yōu)化算法、蟻群聚類算法和多機(jī)器人協(xié)同合作系統(tǒng)。其中,蟻群優(yōu)化算法和粒子群優(yōu)化算法在求解實際問題時應(yīng)用最為廣泛。
參考資料 >
什么是群體智能(集群智能)?蜂群思維?.搜狐網(wǎng).2017-08-06