淺析多智能體建模的作用與優(yōu)勢

李大鵬

摘 要：本文介紹了智能體的概念，簡單說明了傳統(tǒng)建模與仿真方法的局限性，重點(diǎn)描述了多智能體建模與仿真的作用及特點(diǎn)，更加明確了多智能體在軍事建模中的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：多智能體；建模；仿真

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.24.136

智能體，是指在仿真的作戰(zhàn)環(huán)境中由計(jì)算機(jī)生成和控制的作戰(zhàn)實(shí)體（如坦克，飛機(jī)或步兵）。這些仿真實(shí)體通過對實(shí)際兵力作戰(zhàn)行為的建模，使之具備一定的智能特性，能自主地對虛擬作戰(zhàn)環(huán)境中的事件和狀態(tài)做出合理的反應(yīng)，能自動(dòng)的或半自動(dòng)的模擬實(shí)際作戰(zhàn)人員或武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)行為，以代替真實(shí)的作戰(zhàn)人員和武器裝備，實(shí)現(xiàn)其在仿真系統(tǒng)中的角色和職能。

1 傳統(tǒng)建模與仿真方法的局限性

傳統(tǒng)的建模與仿真方法由于其固有的局限性已經(jīng)難以滿足未來信息化條件下裝甲兵作戰(zhàn)建模與仿真的需要。傳統(tǒng)的作戰(zhàn)建模與仿真方法試圖利用數(shù)學(xué)建模對軍事活動(dòng)進(jìn)行描述，比如基于蘭徹斯特方程的解析模型，基于蒙特卡羅方法的統(tǒng)計(jì)模型和指數(shù)法描述戰(zhàn)斗力的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷龋?jīng)過多年的發(fā)展，這些模型用來描述機(jī)械化戰(zhàn)爭己經(jīng)有了一定的經(jīng)驗(yàn)，并取得了很多的成果，在研究戰(zhàn)爭規(guī)律和指導(dǎo)戰(zhàn)爭實(shí)踐中發(fā)揮了重要的作用。但是，傳統(tǒng)的建模方法和作戰(zhàn)模型是用來描述機(jī)械化戰(zhàn)爭的，用來描述信息化戰(zhàn)爭中信息化作戰(zhàn)體系對抗就難以適應(yīng)，就更談不上較寬范圍的軍事建模。

傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)模擬和仿真技術(shù)對作戰(zhàn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性、主動(dòng)性、適應(yīng)性和隨機(jī)性等復(fù)雜特性難以進(jìn)行科學(xué)的描述，也難以解決計(jì)算效率與模型可信性之間的矛盾。對于部隊(duì)作戰(zhàn)問題本身并不存在確定的數(shù)學(xué)模型，或者雖然在一定程度上存在確定的數(shù)學(xué)模型，但是用一般方法抽象不出可操作的數(shù)學(xué)模型，不能用數(shù)學(xué)方法精確地描述出來，因此，需要借鑒復(fù)雜系統(tǒng)的一些研究方法，采取自底向上的建模方法，構(gòu)建具有智能行為的作戰(zhàn)個(gè)體或裝備實(shí)體，依據(jù)某主戰(zhàn)兵種作戰(zhàn)特點(diǎn)屬性賦予一定的行為規(guī)則，通過個(gè)體之間的交互來模擬從個(gè)體的微觀適應(yīng)到大規(guī)模作戰(zhàn)的宏觀涌現(xiàn)，以動(dòng)態(tài)、整體的方法研究信息化條件下的作戰(zhàn)問題。

2 多智能體建模與仿真的作用

智能體和人在回路中的仿真實(shí)體共同構(gòu)建成分布式虛擬作戰(zhàn)環(huán)境。受訓(xùn)人員通過操作控制臺(tái)、裝備模擬器或?qū)嵮b控制人在回路中的仿真實(shí)體和計(jì)算機(jī)生成并控制的作戰(zhàn)實(shí)體實(shí)現(xiàn)紅藍(lán)雙方的對抗演練。多智能體作為分布式作戰(zhàn)仿真訓(xùn)練系統(tǒng)的重要組成部分，其主要作用有：

（1）為受訓(xùn)人員提供作戰(zhàn)對手或友鄰支持，提高虛擬戰(zhàn)場環(huán)境的復(fù)雜度與真實(shí)性，增強(qiáng)用戶的沉浸感；

（2）多智能體的行為由計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)，只需軍事專家對仿真對象的戰(zhàn)術(shù)原則進(jìn)行建模，理論上可以實(shí)現(xiàn)任意敵方的行為仿真，提高仿真的靈活性和針對性；

（3）增加仿真實(shí)體的數(shù)量，可為指揮決策人員提供一個(gè)進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)、戰(zhàn)法研究與分析的大規(guī)模虛擬環(huán)境；

（4）可明顯地降低訓(xùn)練的風(fēng)險(xiǎn)和費(fèi)用，節(jié)約系統(tǒng)的訓(xùn)練成本。

多智能體作為分布式作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)的重要組成部分，為作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)提供作戰(zhàn)對象、友鄰支持兵力等補(bǔ)充部分，提高系統(tǒng)的靈活性和降低系統(tǒng)的訓(xùn)練成本。多智能體的真實(shí)性直接影響到作戰(zhàn)仿真的科學(xué)性、可靠性、客觀性和效果，是作戰(zhàn)仿真研究的一個(gè)重點(diǎn)和熱點(diǎn)的研究領(lǐng)域。

3 多智能體建模與仿真的特性

多智能體通過對一定規(guī)模的作戰(zhàn)單位（如裝甲旅、坦克營、連、排）的作戰(zhàn)行為進(jìn)行建模，使其在虛擬的作戰(zhàn)環(huán)境中能自主地模擬實(shí)現(xiàn)與真實(shí)的作戰(zhàn)單元相同的作戰(zhàn)任務(wù)，通常應(yīng)用于合同戰(zhàn)術(shù)或更高層次的作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)中。而單智能體所描述的實(shí)體是單一的武器平臺(tái)（如坦克單車，單架飛機(jī)或單兵），側(cè)重于在逼真的戰(zhàn)場環(huán)境中模擬作戰(zhàn)實(shí)體的具體活動(dòng)、作戰(zhàn)動(dòng)作、以及實(shí)體間（及與環(huán)境間）交互。多智能體建模技術(shù)在裝甲兵作戰(zhàn)仿真中應(yīng)用主要有以下特性：

（1）逼真性。多智能體能夠表現(xiàn)出與實(shí)際作戰(zhàn)實(shí)體相一致的特性，從而實(shí)現(xiàn)仿真逼真度的需求。要求智能體既要反映武器裝備的物理特性，又能反映其角色的戰(zhàn)術(shù)行為和作戰(zhàn)編成特征。與戰(zhàn)役或更高層次作戰(zhàn)模擬不同，分隊(duì)?wèi)?zhàn)術(shù)主要通過具體的戰(zhàn)術(shù)動(dòng)作體現(xiàn)，訓(xùn)練側(cè)重于在逼真的戰(zhàn)場環(huán)境中模擬作戰(zhàn)實(shí)體的具體活動(dòng)、作戰(zhàn)行為、以及實(shí)體間（及與環(huán)境間）交互，對模擬的逼真度和沉浸感有更高的要求。

（2）實(shí)時(shí)性。分隊(duì)?wèi)?zhàn)術(shù)訓(xùn)練強(qiáng)調(diào)整個(gè)作戰(zhàn)過程的具體體驗(yàn)，模擬時(shí)鐘通常與實(shí)際時(shí)鐘相一致，訓(xùn)練通過受訓(xùn)人員對動(dòng)態(tài)戰(zhàn)場環(huán)境做出實(shí)時(shí)判斷，根據(jù)戰(zhàn)術(shù)原則定下決心并采取相應(yīng)戰(zhàn)術(shù)動(dòng)作，影響戰(zhàn)場態(tài)勢達(dá)成作戰(zhàn)任務(wù)實(shí)現(xiàn)。因此，智能體必須具有良好的實(shí)時(shí)性。

（3）行為的對抗性。智能體具有團(tuán)體組織內(nèi)的協(xié)作行為，同時(shí)敵我雙方的行為又具有對抗性。這種對抗性貫穿于仿真系統(tǒng)中作戰(zhàn)雙方的整個(gè)作戰(zhàn)行動(dòng)過程。

（4）團(tuán)體組織性。各智能體實(shí)體通常成建制遂行作戰(zhàn)任務(wù)，與特定想定中的編成部隊(duì)相對應(yīng)，具有相應(yīng)的組織結(jié)構(gòu)和組織特征。同時(shí)，它們的行為具有符合軍事原則和整體目標(biāo)的協(xié)調(diào)與合作特征。

（5）行為的智能性和自主性。智能體涉及指揮、控制和通信等行為過程，這些行為具有擬人的智能性特征。智能體在仿真系統(tǒng)中的作用就是在一定程度上代替人的作用，因而需要具有一定程度的自主行為能力，這也是判斷一個(gè)實(shí)體是否是智能體的關(guān)鍵特征。

（6）綜合性。多智能體是對實(shí)際作戰(zhàn)兵力的模擬，而實(shí)際作戰(zhàn)兵力是人與武器的結(jié)合，因此，智能體模型既包括武器裝備模型（動(dòng)力、運(yùn)動(dòng)、火力、偵察等），又包括智力行為模型（角色、戰(zhàn)術(shù)思想、決策規(guī)劃、情感等）。

總之，應(yīng)用多智能體建模技術(shù)，可以更科學(xué)、完整的描述作戰(zhàn)這一復(fù)雜巨系統(tǒng)，并為作戰(zhàn)模擬訓(xùn)練、作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)等提供技術(shù)支撐。

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