自组织集群系统图形化组合建模方法研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61903368
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0303.系统建模理论与仿真技术
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The behavior analysis and cooperative decision of self-organizing swarm systems are the focus of research on the direction of complex systems. The self-organizing swarm system has the characteristics of individual adaptability, complexity of interaction, and coordination of decision-making. This project develops a graphical composite modeling method for self-organizing swarm systems, on the basis of combining the ontology semantic description and reasoning, the graphical modeling paradigm, the machine learning algorithm and multi-agent modeling technology. It breaks through the key technologies, such as agent description based on semantic Petri nets, multi-agent composite integration based on interaction filtering net, multi-agent collaborative decision-making modeling based on dynamic influence diagram. The purpose is to solve the key scientific problems such as how to guarantee the validity of multi-agent model combination semantics, and how to enhance the flexibility of combination integration and consistency of distributed decision-making. The validity and rationality of the theoretical methods are verified by the empirical research on the typical application problems, such as the formation reconfiguration of unmanned aerial vehicle swarms. This project will provide theoretical approaches for solving complex self-organizing swarm behavior analysis and decision modeling. It has very important theoretical significance and application value to improve the development efficiency of modeling complex self-organizing swarm systems, to enhance the intuition and scalability of complex self-organizing swarm system model, as well as to improve the cooperation and intelligence level of the complex self-organizing swarm decision-making.
自组织集群系统行为分析与协同决策是复杂系统方向的研究重点。本项目针对自组织集群个体的适应性、交互的复杂性和决策的协同性等特征,将本体语义描述与推理、图形化建模范式、机器学习算法与多智能体建模技术相结合,开展自组织集群系统图形化组合建模方法研究,突破基于语义Petri网的智能体模型描述、基于交互过滤网的多智能体组合集成、基于动态影响图的协同决策建模等关键技术,解决如何保证多智能体模型组合语义的有效性、提升组合集成的灵活性以及分布式决策的一致性等关键科学问题。结合无人机集群队形重构等典型应用问题进行实证研究,验证理论方法的有效性与合理性。本项目将为解决复杂自组织集群行为分析与决策建模问题提供理论方法,对提高复杂自组织集群系统的建模效率,增强复杂自组织集群系统模型的直观性与可扩展性,适应复杂自组织集群系统决策的协同化和智能化,具有十分重要的理论意义和应用价值。

结项摘要

建模与仿真技术是研究自组织集群系统行为分析与协同控制的重要途径。本项目紧贴自组织集群系统建模的实际需求,研究自组织集群系统图形化组合建模方法,在可组合智能体模型图形化描述、多智能体组合集成与通信优化、多智能体协同决策图形化建模等方面取得了一系列科研成果:(1)针对传统智能体模型图形化组合能力普遍较弱,以及基于现有图形化描述方法构建的智能体模型缺乏语义描述信息,难以判定模型组合有效性的问题,提出了一种基于语义Petri网的可组合智能体模型图形化描述方法,在传统Petri网范式中引入了复杂分支执行条件,采用输入/输出端口将其封装为描述可组合智能体模型的图形化建模范式,并基于RDF(资源描述框架)描述其语义信息,从而可为正确有效组装智能体模型提供基础支撑。(2)针对现有多智能体模型之间的通信研究多局限于少数具体应用或依靠硬件平台性能提升,并且多智能体之间静态交互结构导致较长的运行时间与资源消耗的问题,提出了基于交互过滤的多智能体组合集成与通信优化方法,构建了基于智能体交互图的组合集成建模范式,实现了基于数据过滤的多智能体模型通信优化方法,从而支持多智能体动态交互演化,满足智能体模型快速迭代优化需求;(3)针对现有机器学习模型缺少智能体状态协同的问题,提出了基于组合影响图的多智能体协同决策建模方法,采用了分解-联合的建模策略,底层根据事先预设的行为规则,由智能体模型计算得到个体状态;上层以个体状态作为随机变量,通过构建动态影响图决策模型计算多个智能体最佳的协同机动决策。(4)结合无人机集群队形重构开展应用研究,开展了空中物资投送场景下无人机编队任务规划仿真与实验验证,对上述理论方法进行验证与改进。上述研究成果为复杂自组织集群系统提供了图形化组合建模方式,可为自组织集群系统的机理研究、设计分析和优化提供相关理论方法支撑。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(3)
专利数量(3)
A Computing Resources Prediction Approach based on Ensemble Learning for Complex System Simulation in Cloud Environment
云环境下基于集成学习的复杂系统仿真计算资源预测方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Simulation Modeling Theory and Practice
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Shuai Wang;Feng Zhu;Yiping Yao;Wenjie Tang;Yuhao Xiao;Siqi Xiong
  • 通讯作者:
    Siqi Xiong
一种基于共享存储的并行层次兴趣匹配算法
  • DOI:
    10.16182/j.issn1004731x.joss.20-0019
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    系统仿真学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    唐文杰;程俊玮;姚益平;朱峰
  • 通讯作者:
    朱峰
A Simulation Task Partition Method Based on Cloud Computing Resource Prediction using Ensemble Learning
一种基于集成学习的云计算资源预测的仿真任务划分方法
  • DOI:
    10.1016/j.simpat.2022.102595
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Simulation Modelling Practice and Theory
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Yuhao Xiao;Yiping Yao;Kai Chen;Wenjie Tang;Feng Zhu
  • 通讯作者:
    Feng Zhu
基于容器的复杂系统仿真应用自动封装技术
  • DOI:
    10.16182/j.issn1004731x.joss.20-fz0423
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    系统仿真学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王帅;朱峰;姚益平;唐文杰;肖雨豪
  • 通讯作者:
    肖雨豪
An Adaptive Persistence and Work-stealing Combined Algorithm for Load Balancing on Parallel Discrete Event Simulation
并行离散事件仿真负载均衡的自适应持久性和工作窃取组合算法
  • DOI:
    10.1145/3364218
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    ACM Transactions on Modeling and Computer Simulation
  • 影响因子:
    0.9
  • 作者:
    Tang Wenjie;Yao Yiping;Li Tianlin;Song Xiao;Zhu Feng
  • 通讯作者:
    Zhu Feng

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其他文献

A novel approach for license p
一种新的许可方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡亚峰;朱峰;张贤达
  • 通讯作者:
    张贤达
基于离散四元数傅里叶变换的彩色图像质量评价
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    计算机科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈莉莉;朱峰;盛斌;陈志华
  • 通讯作者:
    陈志华
固体酸催化纤维素生成乙酰丙酸乙酯的试验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    太阳能学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱伟娜;王林风;朱峰;乔建援
  • 通讯作者:
    乔建援
细胞自噬在植物应答盐胁迫中的作用研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    四川大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱峰;简伟;邓星光;林宏辉
  • 通讯作者:
    林宏辉
高功率储能电池端面电极均匀集流策略研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    电源技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李尚昆;陈永翀;朱峰;刘丹丹;韩越
  • 通讯作者:
    韩越

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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