计算机应用》唯一官方网站››2024,第44卷››问题(5): 1372-1377.内政部:10.11772/j.issn.1001-9081.2023121865

所属专题:进化计算专题(2024年第5期“进化计算专题”导读,全文即将上线)

进化计算专题 • 上一篇   

概率驱动的动态多目标多智能体协同调度进化优化

刘晓芳,张军()  

  1. 南开大学 人工智能学院,天津 300350
  • 收稿日期:2024-01-05 日本:2024-01-23 发布日期:2024-04-26 出版日期:2024-05-10
  • 通讯作者:张军
  • 作者简介:刘晓芳(1993—),女,广东汕头人,讲师,博士,共因失效会员,主要研究方向:群体智能、进化计算、多智能体系统
    第一联系人:张军(1967—),男,天津人,教授,博士,共因失效会员,主要研究方向:群体智能、演化计算、云计算。
  • 基金资助:
    投资项目(62103202);天津市科技计划项目(24JRRCRC00030)

概率驱动的多智能体协作调度动态多目标进化优化

刘晓芳,张军(Jun ZHANG)()  

  1. 南开大学人工智能学院,天津300350
  • 收到:2024-01-05 认可的:2024年1月23日 在线:2024-04-26 出版:2024-05-10
  • 联系人:张军(Jun ZHANG)
  • 关于作者:刘晓芳,1993年生,博士,讲师。她的研究兴趣包括群体智能、进化计算、多智能体系统。
  • 支持单位:
    国家自然科学基金(62103202)

摘要:

在多智能体系统中,协作任务往往动态变化,且存在多个冲突的优化目标,因此动态多目标多智能体协同调度问题已经成为亟须解决的关键问题之一。针对动态环境下多智能体协同调度需求,提出了概率驱动的动态预测策略,旨在有效利用历史环境概率分布,预测决策解在新环境的概率分布,从而生成新的多智能体调度方案,实现调度算法在动态环境下的快速响应。具体来讲,设计了基于元素的概率分布表达,以表示解的构成元素在动态环境的适应性,并根据优化算法迭代最优解逐步更新概率分布以趋近实际分布;构建了基于融合的概率分布预测机制,考虑到环境变化的连续性和相关性,当环境变化时,通过融合历史概率分布预测新环境的概率分布,为新环境优化提供先验知识;提出了基于启发式的新解采样机制,结合概率分布和启发式信息,生成解方案以更新过时种群。将概率驱动的动态预测策略嵌入新型的多目标进化算法,获得概率驱动的动态多目标进化算法。在10个动态多目标多智能体协同调度问题实例上,实验结果表明,所提算法在解最优性和多样性上显著优于已有多目标进化算法,所提的概率驱动的动态预测策略能够提高多目标进化算法对动态环境的适应能力。

关键词: 动态多目标优化, 粒子群优化, 进化计算, 多智能体协同调度, 概率驱动

摘要:

在多智能体系统中,存在多个随时间变化的协作任务和多个冲突优化目标函数。为了构建多智能体系统,动态多目标多智能体协同调度问题成为关键问题之一。为了解决这一问题,提出了一种概率驱动的动态预测策略,利用历史环境中的概率分布来预测新环境下的概率分布,从而生成新的解决方案,实现对环境变化的快速响应。详细地,设计了一种基于元素的概率分布表示法,以表示元素在动态环境中的适应性,并根据每次迭代中优化算法找到的最佳解,将概率分布逐步更新为实际分布。考虑到环境变化的连续性和相关性,构建了一种基于融合的预测机制,通过融合环境变化时的历史概率分布,预测概率分布并提供新环境的先验知识。通过结合概率分布和启发式信息,提出了一种新的基于启发式的抽样机制,以生成更新过时种群的新解决方案。提出的概率驱动动态预测策略可以插入到任何多目标进化算法中,从而产生概率驱动的动态多目标演化算法。在10个动态多目标多智能体协同调度问题实例上的实验结果表明,所提算法在解的最优性和多样性方面优于竞争算法,并且所提出的概率驱动动态预测策略可以提高多目标进化的性能动态环境中的算法。

关键词: 动态多目标优化, 粒子群优化, 进化计算, 多智能体协同调度, 概率驱动

中图分类号: