信息物理系統(tǒng)(cyber-physical system,CPS)是集成計算、通信和控制于一體的新一代智能系統(tǒng),包含了環(huán)境感知、網(wǎng)絡(luò)通信、嵌入式計算、網(wǎng)絡(luò)控制等系統(tǒng)工程,強調(diào)計算資源和物理資源的綜合協(xié)調(diào),賦予物理系統(tǒng)計算、通信、遠程協(xié)作、精準控制和自治的能力.近年來,CPS及其相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展,推動了自主無人系統(tǒng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能交通系統(tǒng)、智能電網(wǎng)、智慧醫(yī)療等領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)的跨越發(fā)展.
然而,在諸多實際應(yīng)用中,CPS通常特別復(fù)雜,呈現(xiàn)出物理系統(tǒng)的異構(gòu)性、物理系統(tǒng)規(guī)模的巨大性、物理環(huán)境的復(fù)雜性、通信方式的多樣性、通信數(shù)據(jù)的海量性和實時性、設(shè)備的計算復(fù)雜性等.分布式優(yōu)化考慮通過一組多智能體對一個全局優(yōu)化決策問題進行分布式求解,其中每個智能體(如機器人、計算機、具有計算能力的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點等)只能獲知全局優(yōu)化問題的部分私有信息,而沒有任何智能體可獲得全局優(yōu)化的信息.對于分布式優(yōu)化問題,每個智能體需要和鄰居進行信息分享進而協(xié)同合作求解全局優(yōu)化問題.此外,如果考慮環(huán)境是實時變化的,甚至具有敵意的,此時目標函數(shù)或代價函數(shù)具有時變性,甚至不服從任何經(jīng)驗分布,這時如何進行實時的最優(yōu)決策具有很大挑戰(zhàn)性,這種情況下的優(yōu)化在多智能體網(wǎng)絡(luò)下稱為分布式在線優(yōu)化或?qū)W習(xí).
分布式(在線)優(yōu)化在實際中應(yīng)用廣泛,比如無線傳感器、機器人、智慧交通、智能樓宇、智能電網(wǎng)、無人駕駛等,目前國際上已得到大量的研究成果.然而仍存在很多未解決的難題,尤其針對復(fù)雜的CPS,比如計算速度、智能體之間的通信效率、復(fù)雜系統(tǒng)的在線優(yōu)化等等.
基于上述事實,本??铝τ趫蟮缽?fù)雜CPS分布式優(yōu)化的最新理論、研究、方法及其應(yīng)用,特邀請山東大學(xué)劉帥教授、上海交通大學(xué)朱善迎副教授、浙江大學(xué)徐金明研究員、同濟大學(xué)李修賢研究員授作為特約編委共同組織“復(fù)雜CPS的分布式優(yōu)化及其應(yīng)用”???內(nèi)容包括(但不局限于):
1)分布式優(yōu)化算法設(shè)計與分析
2)多智能體系統(tǒng)協(xié)同控制
3)復(fù)雜CPS的分布式優(yōu)化
4)數(shù)據(jù)驅(qū)動的學(xué)習(xí)與優(yōu)化
5)分布式在線優(yōu)化算法
6)資源受限的分布式估計
7)系統(tǒng)和算法的安全性
8)隱私保護的分布式優(yōu)化
9)優(yōu)化引導(dǎo)的CPS協(xié)同控制
10)多智能體強化學(xué)習(xí)
11)聯(lián)邦學(xué)習(xí)
12)在自主無人系統(tǒng)、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域的應(yīng)用
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