张晓玲,香港城市大学博士生导师,香港城市大学深圳研究院研究员,中国区域可持续发展专业委员会副主任,中国系统工程学会能源资源系统工程分会常务理事,中国国家自然科学基金委重点项目承担人和评审专家。曾在香港大学和香港理工大学任职。现任Nature npj Urban sustainability(Nature 子刊系列)的副主编,Sustainable Earth (Springier Nature,BMC)的联合主编。长期致力于可计算的可持续发展科学、能源与资源环境约束下的可持续城镇化、城市经济/房地产政策及管理创新,资源/能源管理与技术经济等方面的研究工作。已发表SCI/SSCI期刊论文百余篇;作为核心作者之一在《Nature》发表论文1篇,以第一作者/通讯作者发表在《Urban Studies》《Applied energy》等主流学术期刊(JCR一区)80篇(平均单篇影响因子4778);目前正在主持多项激烈竞争性的重要研究项目,包括两项香港研究局(RGC)项目和三项国家自然科学基金项目(含一项国家自科基金重点项目);更多次受邀在重要国际会议中进行主旨发言。此外,还曾获得2018 WCC特别表彰奖(世界文化联合会)、香港城市大学2017年杰出青年研究员奖、2016年校长嘉许奖等诸多业内嘉奖。群体智能,是指众多简单个体组成的群体通过相互之间的简单合作来实现某一功能,完成某一任务,达成某一目标,在此过程中所体现出来的基于群体的宏观智能行为。群体智能源于对以蚂蚁、蜜蜂等为代表的社会性昆虫的群体行为的研究,是人们从生物群体活动的自然现象中所发现,并加以探究的结果,其最早被用在细胞机器人系统的描述中。随着对其研究的逐渐深入,它的应用范围也得到了扩大,涉及了包括函数优化、组合优化、生产调度、自动控制、机器人学、机器学习、图像处理等等方面的内容。对群体智能的认识与灵活运用体现了人类对于其所处的自然界的思考,也推动了经济社会等领域的发展。
一、群体智能的自然界溯源
在自然界中的很多生物群体,例如蚁群、蜂群、鸟群等等,在它们群居生活的过程中即使不存在一个统一、明确的领导核心,却能表现出一种和谐而有序的状态。这些生物群体由一个个简单的个体组成,单个个体只具备有限的智能,然而当个体聚集起来时就能完成个体所不能企及的复杂智能行为,例如蚁群根据既定的路线来寻找和运送食物、蜂群协同合作筑成结构精巧的巢穴、候鸟在迁徙途中的稳定队列。
这些生物个体的行为并不是人类社会中的“合作”,它们在群体的活动中只做出有限的、简单的反应,那又是什么促成了这些集体工作的完成?以蚂蚁为例,研究使我们看到,蚂蚁在寻找到巢穴的最短路径的过程中会通过释放一种特殊的化学物质,来诱使其他的蚂蚁采取定向的行为,正是这种简单的信号使得复杂的系统有了协调性。这些群居生物表现出来的类似的智能行为,就是群体智能。
二、群体智能的特点
群体智能的特点可以概括为以下几点:首先,控制是分布式的,不存在中心控制,因而它更能够适应当前网络环境下的工作状态,且不会由于某一个或几个个体出现故障而影响群体对整个问题的求解;其次,群体中的每个个体都能够改变环境,可以通过非直接通信的方式进行信息的传输与合作,这是个体之间间接通信的一种方式,被称为“共识主动性”;再次,群体中每个个体的能力或遵循的行为规则非常简单,这样才使得群体智能具有简单些,方便实现;最后,群体具有自组织性,即群体表现出来的复杂行为都是通过简单个体的交互过程突现出来的智能,这不同于个体的智能。
另一方面,群体智能在实际产生作用的过程中必须遵循以下几个原则:
1、接近原则,群体能够进行简单的空间和时间计算。
2、品质原则:群体能够相应环境中的品质因子。
3、多样性反应原则,群体的行动范围不应该太窄。
4、稳定性原则:群体不应该在每次环境变化时都改变自身的行
5、适应性原则:在所需代价不太高的情况下,群体能够在适当的时候改变自身的行为。
群体智能的代表性算法主要有蚁群算法,该算法利用了生物蚁群能通过个体间简单的信息传递,搜索从蚁穴至食物间最短路径的集体寻优特征;还有粒子群优化算法,其基本概念源于对鸟群群体运动行为的研究,通过个体之间的协作来寻找最优解,最初是为了在二维空间图形化模拟鸟群优美而不可预测的运动,后来被用于解决优化问题。
三、群体智能的应用
群体智能作为一门新兴学科,其算法及思想可以应用于很多领域,如适用于旅行商问题、二次指派、车间调度、序列求序、图形着色、面向连接网络路由以及无连接网络路由等组合优化问题的求解;群体机器人的开发与制造;通过模拟真实蚂蚁进行幼仔分类或集体觅食的行为,对Web信息进行检索,从中过滤出用户所需的内容,进行网页文档的分类;在分类与预测、聚类分析等方面加以应用,构建数据挖掘新算法。除此之外,随着社会的发展与技术进步,群体智能在物联网领域、计算机行业、冶金自动化以及电力系统等方面的应用空间也在不断开拓。
这里的一个例子就是群体智能的应用之一——群体机器人的制造。桌面微型移动机器人 ROBO-MAS是其中的一个代表,其不仅可以在有限的空间内进行大量智能机器人的群体协作,还在已知环境下的任务动态分配研究,任务预测与任务分解研究,以及异构大规模多耦合任务研究等方面具有领先优势。使得这一机器人的发挥功能的运作平台就是ROBO-MAS多智能体自主协同实验平台。实验平台由机器人系统、高频投影仪系统、无线通讯控制系统、群体智能决策软件系统四大支持系统联合组成,借助相关的技术内容,可以为实现生活中大规模活动与个体之间关系提供实验模型和理论验证。
ROBO-MAS上群体智能的具体体现主要在于群体智能决策软件系统,这是多智能体自主协作仿真以及实物验证的软件平台系统,可以用于多机器人群体行为决策的仿真、机器人路径规划、机器人状态显示等,实现对多个微型移动机器人间的通讯管理和信息交互。在这一系统的统一运作下,多个微型机器人交互协作,一同实现了机器人整体在自主感知、自主动态决策与路径规划等方面的智能行为。组成整体的微型机器人在信息获取、目标感知、决策规划等方面进行协作,使得ROBO-MAS可在仿真模拟器上创建虚拟机器人动态目标轨迹的规划,以及机器人本体状态参数显示,含位置、方向、速度等,并在移动的过程中进行对目标位置的路径规划和策略设计,来确保机器人整体在行动中的精准控制。这些微型机器人的智能反应以及在指令下组成不同图案时和谐的配合,都有着群体智能的影子。群体智能在AI领域的应用,由此可见一斑。
四、群体智能的发展远景
群体智能有着协同决策、分类预测、自动化筛选等突出的优点,在经济社会中有着很大的运用空间。特别是在现今物联网、人工智能和大数据等产业越来越受到各行各业关注的状况下,正确而有效地利用群体智能,可以促进相关产品的研发,为人们提供更多的便利。以金融领域为例,结合了群体智能的技术有望在做出最优决策、分析各类数据等方面发挥巨大作用。
群体智能源于人们对自然现象的探究,这一探究和认识的过程源远流长,在科学技术与认识手段的不断进步中,群体智能又会有更多新的表现形式以及研究方向,对于其的研究与开发具有很大的科研价值与战略价值。展望未来,期待群体智能在AI发展远景中能发挥其优势,实现关键技术的突破,成为新一轮人工智能发展的强大助力。
参考文献:
1探索群体智能的奥妙——多智能体协作-知乎
2王玫,朱云龙,贺小贤 群体智能研究综述[J] 计算机工程,2005, 第22期
3机器人中的群体艺术家——ROBO-MAS机器人-智能佳机器人
4浅谈群体智能——新一代AI的重要方向-作者shang->如果你在大学的话一般在大学里就有《Science》与 《Nature》,不过是英文的,可能有中文,我没见过方便的话去大学图书馆问问。至于cell倒是没有看到过。
推荐你有两种办法:1。去外文出版社之类的出版社,这种书要通过这类出版社向美国那边订阅拿到。
2。去他们的官方网站去看English的原版,这会方便的多
《Science》官网>这个问题似乎有些问题啊, 不同的数据库领域有所侧重的。 最好是说明你的领域。
Emerald(爱墨瑞得)数据库:Emerald Management Xtra150(EMX150)-Emerald管理学全集、
ACS(American Chemical Society美国化学学会):成立于1876年,是世界上最大的科技协会
AIP、APS:美国物理学会(APS)在全世界有超过40,000 名成员,出版物理学的核心期刊,以其较高的学术参考价值在物理学领域获得相当的声誉
Engineering Village2 :Compendex数据库(EI的网络版)是目前全球最全面的工程检索二次文献数据库,包含5,000多种工程类期刊、会议论文集和技术报告的超过7百万篇论文的参考文献和摘要
CADAL(中美百万册数字图书馆) : 中美百万册书数字图书馆 (China-America Digital Academic Library ,简称 CADAL )项目
EBSCO :EBSCOhost 美国EBSCO公司三大系统之一,用于数据库检索。
Elsevier电子期刊全文库:是全球最大的科技与医学文献出版发行商之一,已有180多年的历史。ScienceDirect系统是Elsevier公司的核心产品
FirstSearch:是OCLC的一个联机参考服务系统,通过该系统可检索到70多个数据库,从1999年开始,CALIS全国工程中心订购了其中的基本组数据库
Springer全文库:是世界上著名的科技出版公司,通过Springer Link系统提供学术期刊及电子图书的在线服务
SIAM:美国工业与应用数学会(Society for Industrial and Applied Mathematics,简称 SIAM)成立于20世纪50年代前期,出版发行应用与计算数学方面的13种期刊,这些同行评审的研究期刊涵盖了整个应用与计算数学领域,内容丰富而全面
世界科学出版社(World Scientific Publishing)电子期刊:WorldSciNet为新加坡世界科学出版社电子期刊发行网站。WorldSciNet目前提供58种全文电子期刊,涵盖数学、物理、化学、生物、医学、材料、环境、计算机、工程、经济、社会科学等领域
JohnWiley数据库:John Wiley & Sons Inc创立于1807年, 是全球历史最悠久﹑最知名的学术出版商之一
LexisNexis Academic学术大全:由美国图书馆界专家委员会设计的、并由专业图书馆员做资源收录评估和筛选的、专为学术图书馆提供服务的专业信息资源系统。该信息资源收录了6100多种全文资源,包括新闻、报纸、期刊、出版物、特色数据库系统和来自其他大型信息供应商的信息资源
英国物理学会(IOP)数据库
英国物理学会是国际性的学术协会和专业机构,出版如下世界知名的学协会的期刊:英国物理学会,中国物理学会、欧洲物理学会、德国物理学会、欧洲光学学会、国际计量局、伦敦数学学会、国际原子能机构、瑞典皇家科学院、放射保护学会、医学物理和工程学会
SciFinder Scholar(CA网络版) :SciFinder Scholar数据库为CA(化学文摘)的网络版数据库,收录内容比CA更广泛,功能更强大。它收录了访问全世界9500多种主要期刊和50多家合法专利发行机构的专利文献中公布的研究成果
NSTL资助外文网络期刊
国家科技文献中心资助引入多种外文期刊,免费提供我校使用,其中包括英国皇家学会(The Royal Society)7种期刊,英国Maney出版公司(Maney Publishing Online Journals)27种期刊
IEEE/IEE Electronic Library(简称IEL):是美国电气电子工程师学会(IEEE)和英国电气工程师学会(IEE)所有出版物的电子版全文数据库
BIOSIS Previews(2004-present) :(简称BP)是由美国生物科学信息服务社 (BIOSIS)生产的世界上最大的有关生命科学的文摘和索引数据库
Medline(1950-present):Medical Literature Analysis and Retrieval System on Line(MEDLARS on Line)——医学文献分析与检索系统。
Nature
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