2個(ge)或(huo)多個(ge)機器(qi)人(ren)協同功課(ke)，并非簡樸的(de)功用(yong)疊加(jia)，反而(er)(er)是會發生1+1>2的(de)群體智能(neng)效應(ying)，涌現出全新的(de)協同行動模態，進(jin)而(er)(er)能(neng)夠(gou)完成加(jia)倍(bei)龐雜的(de)協同義務。

廖煜(yu)雷 項目群牽頭(tou)人(ren)、哈爾濱工(gong)程大(da)學船(chuan)舶工(gong)程學院(yuan)西席

　　2個或多個機(ji)器人協(xie)同功課，并(bing)非簡樸的(de)功效疊加(jia)，反而是會呈現1+1>2的(de)群體智能效應(ying)，涌現出全新(xin)的(de)協(xie)同舉動模態，進而能夠完成愈(yu)加(jia)龐大的(de)協(xie)同使命(ming)。

　　機械人(ren)(ren)組團海上(shang)出征，您見過嗎？海面上(shang)，多個海洋(yang)機械人(ren)(ren)列(lie)隊(dui)行進(jin)，它們經由過程組網(wang)通訊同(tong)(tong)享信息，伴隨著(zhu)功課(ke)大勢的接續(xu)改動，快速變更隊(dui)形，終究完(wan)成協(xie)同(tong)(tong)探測等(deng)義(yi)務(wu)。而且這一(yi)些義(yi)務(wu)完(wan)全(quan)由機械人(ren)(ren)們自立功課(ke)，不需要人(ren)(ren)為(wei)干涉(she)。

　　記(ji)者(zhe)3月初由哈爾(er)(er)濱工(gong)程大學得悉(xi)，由哈爾(er)(er)濱工(gong)程大學水下機器(qi)(qi)人技能(neng)國家(jia)級重點實驗(yan)室(shi)牽頭(tou)的海洋機器(qi)(qi)人集(ji)群(qun)智能(neng)協(xie)同(tong)技能(neng)項目群(qun)樂成展現了(le)機器(qi)(qi)人組團海上出征(zheng)的排場(chang)，并順(shun)遂通過了(le)海試驗(yan)收。

　　本(ben)次團隊(dui)合作演示正在海(hai)內初次實現了海(hai)洋(yang)機(ji)器人集(ji)群(qun)(qun)智(zhi)能協(xie)(xie)同架構形式(shi)由集(ji)中式(shi)/混合式(shi)發展(zhan)(zhan)為分布(bu)式(shi)，體系協(xie)(xie)同智(zhi)能化(hua)程(cheng)度由半自立升(sheng)級為齊自立，順應使命場景及環境由肯定結(jie)構化(hua)拓展(zhan)(zhan)為未(wei)知非結(jie)構化(hua)，這(zhe)標(biao)志著我國(guo)海(hai)洋(yang)機(ji)器人集(ji)群(qun)(qun)智(zhi)能協(xie)(xie)同技(ji)能取得了實質性打破并達到了國(guo)際先進程(cheng)度。

　團隊(dui)協同出現群體(ti)智(zhi)能效應

　　海洋(yang)機(ji)器(qi)人是一類可以遙控(kong)或自立操控(kong)完成特定功用的(de)(de)無(wu)人海上飛(fei)行器(qi)。海洋(yang)機(ji)器(qi)人進(jin)(jin)步的(de)(de)汗青約(yue)有70年，閱歷(li)了由載(zai)人到(dao)無(wu)人，由直接操控(kong)、遙控(kong)到(dao)自立、智能(neng)，由單(dan)機(ji)、多(duo)機(ji)到(dao)集群的(de)(de)重要進(jin)(jin)步階段(duan)。受(shou)計算機(ji)、人工(gong)智能(neng)、質料(liao)、通信、傳感器(qi)等技能(neng)的(de)(de)推(tui)(tui)進(jin)(jin)，近30年來，海洋(yang)機(ji)器(qi)人進(jin)(jin)步迅猛，現在(zai)(zai)人工(gong)智能(neng)技能(neng)正在(zai)(zai)推(tui)(tui)進(jin)(jin)海洋(yang)機(ji)器(qi)人進(jin)(jin)入智能(neng)海洋(yang)機(ji)器(qi)人時期。

　　就像自(zi)然界中(zhong)的(de)魚(yu)群(qun)、狼(lang)群(qun)、蜂(feng)群(qun)一樣，“2個(ge)或(huo)多個(ge)機器人協同功課，并非(fei)簡樸的(de)功用疊加，反(fan)而是會發生1+1>2的(de)群(qun)體智能效應，涌現出全新的(de)協同舉動模態(tai)，進而能夠(gou)完成加倍龐雜的(de)協同義(yi)務(wu)。”項(xiang)目群(qun)牽頭人、哈爾濱工(gong)程大(da)學船舶工(gong)程學院西(xi)席廖煜(yu)雷先容。

　　俗(su)語(yu)說人多勢眾，群(qun)(qun)體智能(neng)是源于自(zi)然(ran)界群(qun)(qun)居生(sheng)物體系中的(de)(de)(de)一種出現智能(neng)，以蜂(feng)群(qun)(qun)為(wei)例(li)，每一個蜜蜂(feng)的(de)(de)(de)合作明白，其個別的(de)(de)(de)本(ben)領(ling)和(he)智力較低(di)，可是蜂(feng)群(qun)(qun)會聚后能(neng)夠(gou)構建重(zhong)大(da)且重(zhong)大(da)的(de)(de)(de)蜂(feng)巢(chao)，正(zheng)在重(zhong)大(da)自(zi)然(ran)環境中實現種群(qun)(qun)繁衍，體現出壯(zhuang)大(da)的(de)(de)(de)生(sheng)存本(ben)領(ling)和(he)重(zhong)大(da)的(de)(de)(de)群(qun)(qun)體行為(wei)。

　　海洋機器(qi)(qi)人(ren)(ren)的(de)(de)(de)集(ji)群(qun)智能協(xie)(xie)同(tong)還(huan)克服了單個(ge)(ge)機器(qi)(qi)人(ren)(ren)功課本領弱、工(gong)作(zuo)范(fan)圍小和工(gong)作(zuo)效(xiao)力低(di)等(deng)錯誤謬(miu)誤，可(ke)實現單個(ge)(ge)機器(qi)(qi)人(ren)(ren)不具備的(de)(de)(de)功用(yong)，并明(ming)顯提拔(ba)體(ti)系的(de)(de)(de)功課效(xiao)力或本領。機器(qi)(qi)人(ren)(ren)集(ji)群(qun)智能協(xie)(xie)同(tong)手藝可(ke)將人(ren)(ren)工(gong)智能、大數據(ju)、云較量爭論等(deng)手藝作(zuo)用(yong)下的(de)(de)(de)機器(qi)(qi)人(ren)(ren)的(de)(de)(de)通信、感知、認知、決議、節制取行(xing)動(dong)有用(yong)交(jiao)融，實現集(ji)群(qun)體(ti)系下個(ge)(ge)別的(de)(de)(de)互聯互通、態勢同(tong)享(xiang)、廣開言(yan)路，正在龐大卑劣(lie)的(de)(de)(de)環境下，表現出取人(ren)(ren)類相稱(cheng)或逾越人(ren)(ren)類的(de)(de)(de)本領。

　　海(hai)洋(yang)(yang)機器(qi)人集群智能協同技(ji)能可應用于(yu)(yu)海(hai)洋(yang)(yang)環境監測、防災減災、海(hai)洋(yang)(yang)科(ke)學觀(guan)察、海(hai)底觀(guan)察，支(zhi)(zhi)撐構(gou)建廣域立(li)體化(hua)海(hai)洋(yang)(yang)觀(guan)察網，進而實(shi)現(xian)“數(shu)字海(hai)洋(yang)(yang)”；還可應用于(yu)(yu)海(hai)底地形測繪、航道丈量(liang)、油(you)氣勘(kan)察等，實(shi)現(xian)快速大范圍(wei)海(hai)洋(yang)(yang)探測，支(zhi)(zhi)撐海(hai)洋(yang)(yang)經濟進展；有助于(yu)(yu)保護海(hai)洋(yang)(yang)權(quan)益、保障海(hai)洋(yang)(yang)安(an)全(quan)等，對我國進展人工智能計謀(mou)、建立(li)海(hai)洋(yang)(yang)強國具有重要意義。

　實現集群智能協同(tong)面對三(san)大挑釁

　　項(xiang)(xiang)目群義務專家(jia)、哈爾(er)濱工程大學船舶工程學院(yuan)傳授李曄先容(rong)，海(hai)洋機(ji)器人(ren)集群智能協(xie)同(tong)是(shi)(shi)“人(ren)工智能+海(hai)洋無(wu)人(ren)體系”深度交融(rong)進步的(de)一項(xiang)(xiang)基(ji)礎(chu)性(xing)(xing)、立異性(xing)(xing)技能，作為(wei)引領將來(lai)設備進步、功(gong)課形式變(bian)更的(de)一項(xiang)(xiang)前沿顛覆性(xing)(xing)技能而備受(shou)存眷，也是(shi)(shi)“十三五”時(shi)代一項(xiang)(xiang)具有標志性(xing)(xing)意義的(de)科研項(xiang)(xiang)目。

　　此次海試的(de)(de)海洋(yang)機(ji)(ji)(ji)(ji)器人(ren)集群(qun)智能(neng)協同手(shou)藝項目群(qun)體系巨大、觸及關鍵(jian)手(shou)藝浩瀚(han)、復雜性(xing)(xing)高。廖煜雷引見(jian)，海洋(yang)機(ji)(ji)(ji)(ji)器人(ren)集群(qun)智能(neng)協同手(shou)藝關鍵(jian)面對(dui)三大手(shou)藝挑釁。首先，正在海洋(yang)機(ji)(ji)(ji)(ji)器人(ren)編隊中(zhong)，差(cha)別(bie)品種(zhong)的(de)(de)機(ji)(ji)(ji)(ji)器人(ren)被給予差(cha)別(bie)的(de)(de)任務；與(yu)此同時，它(ta)們的(de)(de)船型多樣、機(ji)(ji)(ji)(ji)動性(xing)(xing)差(cha)別(bie)大、載荷品種(zhong)多，智能(neng)算法若何(he)有用婚配差(cha)別(bie)范例的(de)(de)機(ji)(ji)(ji)(ji)器人(ren)并闡揚(yang)集群(qun)效能(neng)是一(yi)大難點。

　　海洋機器(qi)人處于龐大、卑(bei)劣的功(gong)課環(huan)境，正(zheng)在這類典范的強滋擾、弱通信和(he)弱觀(guan)察環(huan)境里(li)，機器(qi)人的智能(neng)(neng)體(ti)系(xi)會受到明顯危害，活動擾動大、感知沒有正(zheng)確、信息交互難。是(shi)以(yi)，正(zheng)在如許的情況下，若(ruo)何讓(rang)機器(qi)人具(ju)有優(you)越的生存(cun)能(neng)(neng)力和(he)功(gong)課性(xing)能(neng)(neng)是(shi)科研(yan)攻關面對(dui)的第二個挑釁。

　　齷齪、單調、危(wei)險，3個(ge)關鍵詞(ci)解(jie)釋了海洋(yang)機器人的(de)義務(wu)場景。要(yao)讓(rang)機器人搭載多(duo)樣(yang)的(de)功(gong)用載荷、把握龐雜的(de)功(gong)課技能(neng)以(yi)知足(zu)差別的(de)義務(wu)需求，并(bing)順應龐雜的(de)、不確定(ding)的(de)乃(nai)至對(dui)抗性(xing)(xing)的(de)運(yun)用場景，這對(dui)智能(neng)算法的(de)順應性(xing)(xing)、穩定(ding)性(xing)(xing)、進修本領(ling)提出了刻薄的(de)規定(ding)，也是集群智能(neng)協同(tong)手藝(yi)面對(dui)的(de)第三個(ge)挑釁。

　　要(yao)辦理以上困難，科研人員要(yao)在海洋機器人集(ji)群智能(neng)協(xie)同手藝(yi)的信息同享(xiang)、協(xie)同感知(zhi)、協(xie)同編隊、協(xie)同決議(yi)、人機協(xie)同、功課計(ji)謀等基礎(chu)理論算(suan)法層(ceng)面(mian)睜開(kai)體系(xi)、深(shen)入的研討。

分布(bu)式架(jia)構讓機器(qi)人隨時(shi)插足或(huo)退出

　　近(jin)年來，我國多個(ge)(ge)科研機(ji)構正在(zai)機(ji)器人集(ji)(ji)群(qun)(qun)智(zhi)(zhi)能(neng)協(xie)(xie)同(tong)(tong)手(shou)藝領域(yu)睜開研討，取得了必(bi)定的(de)(de)(de)(de)功效，而本項(xiang)目(mu)群(qun)(qun)正在(zai)此前研討的(de)(de)(de)(de)基礎上，進(jin)一步(bu)實現了多個(ge)(ge)手(shou)藝打(da)(da)(da)破，如由(you)多機(ji)自立協(xie)(xie)調(diao)向集(ji)(ji)群(qun)(qun)智(zhi)(zhi)能(neng)協(xie)(xie)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)打(da)(da)(da)破；由(you)特定義務(wu)(wu)導(dao)向的(de)(de)(de)(de)集(ji)(ji)群(qun)(qun)協(xie)(xie)同(tong)(tong)向場(chang)景(jing)順(shun)應多義務(wu)(wu)集(ji)(ji)群(qun)(qun)協(xie)(xie)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)打(da)(da)(da)破；順(shun)應場(chang)景(jing)及(ji)環(huan)境由(you)肯定前提(ti)向非肯定前提(ti)的(de)(de)(de)(de)打(da)(da)(da)破；由(you)編隊掌握到集(ji)(ji)群(qun)(qun)智(zhi)(zhi)能(neng)出現的(de)(de)(de)(de)打(da)(da)(da)破。個(ge)(ge)中(zhong)最主要的(de)(de)(de)(de)打(da)(da)(da)破便(bian)是集(ji)(ji)群(qun)(qun)協(xie)(xie)同(tong)(tong)架構由(you)集(ji)(ji)中(zhong)式/混(hun)合式向分布式超(chao)過(guo)(guo)，和智(zhi)(zhi)能(neng)程度由(you)半自立向齊(qi)自立的(de)(de)(de)(de)超(chao)過(guo)(guo)。

　　項目(mu)群(qun)決議(yi)計(ji)劃項目(mu)負責人、哈爾濱(bin)工程大(da)學(xue)計(ji)算機學(xue)院西席史長亭先容，集(ji)中式由稱號上能夠看得出，集(ji)群(qun)體(ti)系(xi)(xi)架(jia)(jia)構中存在一(yi)個中心(xin)（主節點），這類架(jia)(jia)構的體(ti)系(xi)(xi)布置(zhi)快(kuai)速、實現簡樸、適用(yong)于中小范(fan)圍(wei)的集(ji)群(qun)或(huo)特定簡樸義(yi)務，但(dan)因其(qi)體(ti)系(xi)(xi)架(jia)(jia)構固(gu)定，不克不及隨義(yi)務改動、靈活性(xing)較差，一(yi)旦主節點被粉碎(sui)，輕易致使體(ti)系(xi)(xi)潰散(san)。與此(ci)同時，其(qi)支撐(cheng)的機器人數目(mu)有限、擴展(zhan)性(xing)差，難以實現大(da)范(fan)圍(wei)集(ji)群(qun)體(ti)系(xi)(xi)。是以，集(ji)中式集(ji)群(qun)體(ti)系(xi)(xi)普通順應特定的簡樸義(yi)務。

　　而分布式(shi)體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)架構(gou)(gou)更(geng)接近于(yu)自然(ran)界(jie)的(de)(de)(de)魚群、狼群、蜂群等群體(ti)(ti)(ti)智(zhi)(zhi)能體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)形態(tai)(tai)，更(geng)容(rong)易實現(xian)更(geng)高條理、更(geng)高智(zhi)(zhi)能程度的(de)(de)(de)集(ji)群智(zhi)(zhi)能。“分布式(shi)是多點(dian)對多點(dian)的(de)(de)(de)無中間集(ji)群體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)架構(gou)(gou)，可(ke)隨時增減(jian)機器人(ren)(ren)，體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)彈性(xing)易擴大(da)且(qie)撐持大(da)規模集(ji)群體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)。與(yu)此同時，如許的(de)(de)(de)架構(gou)(gou)抗壓性(xing)強(qiang)，若(ruo)干機器人(ren)(ren)插手(shou)或(huo)破壞，不(bu)影響全部體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)的(de)(de)(de)穩定性(xing)。分布式(shi)架構(gou)(gou)可(ke)根據環(huan)境或(huo)使(shi)命(ming)(ming)(ming)的(de)(de)(de)改動，靜態(tai)(tai)調解體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)架構(gou)(gou)，更(geng)適用于(yu)不(bu)確定的(de)(de)(de)環(huan)境或(huo)龐大(da)瞬變的(de)(de)(de)使(shi)命(ming)(ming)(ming)。而集(ji)群本領的(de)(de)(de)提拔，意味(wei)著能夠進步對龐大(da)實在海洋環(huan)境的(de)(de)(de)適應性(xing)，或(huo)撐持完成(cheng)愈加龐大(da)的(de)(de)(de)協(xie)同使(shi)命(ming)(ming)(ming)。”項目群感知項目負責人(ren)(ren)、哈(ha)爾濱工(gong)程大(da)學船舶工(gong)程學院西席王博默(mo)示。

　　集群(qun)(qun)協(xie)(xie)(xie)同(tong)架構由集中(zhong)式(shi)到分布(bu)式(shi)的逾越，對機(ji)器人(ren)(ren)在線(xian)的感知(zhi)、決(jue)議計劃(hua)、功(gong)課等才能(neng)和體系智能(neng)化程度(du)提出了更高請求。廖煜雷(lei)暗示(shi)，經由近(jin)兩年的攻堅克難(nan)，科(ke)研團(tuan)隊(dui)突破(po)了信息同(tong)享、協(xie)(xie)(xie)同(tong)感知(zhi)、火(huo)速編隊(dui)、協(xie)(xie)(xie)同(tong)決(jue)議計劃(hua)、人(ren)(ren)機(ji)協(xie)(xie)(xie)同(tong)、功(gong)課計謀、體系集成等中(zhong)心關鍵技(ji)能(neng)，樂(le)成研制出具有多(duo)協(xie)(xie)(xie)同(tong)義(yi)務形式(shi)、多(duo)智能(neng)模態、彈性可(ke)重構的海(hai)(hai)洋機(ji)器人(ren)(ren)集群(qun)(qun)智能(neng)協(xie)(xie)(xie)同(tong)技(ji)能(neng)演示(shi)體系，有力推動(dong)了海(hai)(hai)洋機(ji)器人(ren)(ren)集群(qun)(qun)智能(neng)協(xie)(xie)(xie)同(tong)范疇的理論立異及技(ji)能(neng)發展。

　　“經過(guo)綜合(he)考量體系架構設計(ji)、體系功用需(xu)求、智(zhi)能算(suan)法適應性、平臺功課本領和通(tong)信帶寬(kuan)等多(duo)種因素(su)，我們的(de)集(ji)群(qun)(qun)智(zhi)能協(xie)(xie)同(tong)手藝(yi)今朝能支撐不少于(yu)50個海洋機(ji)器(qi)人配合(he)功課，機(ji)器(qi)人能夠隨時插足(zu)或(huo)退(tui)出集(ji)群(qun)(qun)，集(ji)群(qun)(qun)體系可(ke)(ke)自立(li)快速(su)重構并(bing)重新(xin)分(fen)配任務(wu)，進而(er)改動功課范圍(wei)或(huo)服從；與(yu)此同(tong)時，機(ji)器(qi)人集(ji)群(qun)(qun)智(zhi)能協(xie)(xie)同(tong)手藝(yi)可(ke)(ke)實現機(ji)器(qi)人齊自立(li)操縱，還可(ke)(ke)根據需(xu)求實現人機(ji)相互協(xie)(xie)作。”項目(mu)(mu)群(qun)(qun)人機(ji)協(xie)(xie)同(tong)項目(mu)(mu)負(fu)責人、哈爾濱工程大學(xue)計(ji)算(suan)機(ji)學(xue)院西席(xi)劉海波(bo)說。（◎通(tong)訊員 朱 虹 李麗云(yun)）