多智能体在社会网络中的应用

人
式：中心式与分布式
基于资源访问优化
工
研
作
社会网络
究
提出了一种中心与分布交叉的控制方式
结构化群 集系统特
体
我
点
系
们 基于情境资源协 在资源与交互位 基于“马太效应” 存 在 恶 意 主 体
研 究 成 果
商的任务分配
(IEEE Trans. Parallel Distrib. Syst. 20(5)，641-
们
聚集效应
研
究
成
果
社会网络对局部混乱的自主调节机制
四、正在做的研究
多重社会网络（Multiplex social networks）
单一社会网络
单一社会网络中节点之间的交互 类型是单一的；而目前的社会网 络经常以多重交叉形式出现：节 点交互具有多重性。
文化，信仰，观点，疾病等社会 元素的传播并不仅仅依赖单一层 次的社会网络，而是与多重社会 网络紧密相关的，例如同事，亲 人，公共媒体等。 如今，人的行为、信息扩散与社 会群体运动等都是多重社会网络 结构共同作用的结果。
多智能体系统(Autonomous Agents and Multiagent Systems, AAMAS）是人工智能的最重要方向之一。在人工智能 最顶级会议IJCAI-13上稿件和Session最多的就是MAS和 机器学习两大方向。
智能体就是对人的智能和行为的模拟，希望能代理人去 做事。譬如：机器人、软件智能体…
主体在网络结构中 的位置决定了它在 群集行为中的策略 （位置决定策略）
传统的群集行为决策方 式：1）采取社会经济 学手段; 2）根据周围邻 域环境决策
提出了Social Law演化的模型 对结构环境的适应机制
提出了满足网络交互结构决策的思想
我
基于多智能体的社会网
基于Social Law与网络结构
们
络模型
通信及资源访问耗费优化
任务执行可
靠性优化
非可靠环境中的基于协商信誉的任务分配模型
(IEEE Trans. Parallel Distrib. Syst., 24(8), 1671-1681)
三、 社会网络中的结构化群集行为决策
前 人 工 作
多主体群集行为的 Social Law控制方式： 固定不变、离线设 计
三、我们的研究工作
我们的研究成果体系
群集行为模型
协作与通信
1.基于社会网 动态拓扑结构的社会网络：
络 结 构 、 资 ○多主体交互组织关系的动态变化
源分布的群 集行为研究；
○多主体之间通信拓扑结构的动态 变化
多主体系统协作通 信的主要科学问题： ○协作 ○通信 ○迁移容错 ○信任
2. 考 虑 恶 意 、
信息传播 (3W+1H)
A： 传播主体-Who N： 传播媒介-Where C： 传播内容-What P+D： 传播模型（传播协议 +决策机制）-How
多智能体交互
A： Agents I： Interaction relations O： Interaction objects P：Interaction protocols and regulations D: Decision-making mechanism
群集行为模型；
究 目
○解决多维信息传播的复杂性问题，提高信息传 标
播的一致性与优化等。
多重社会网络中多维群集协同与信息传播
研究内容
系统建模与关联分析
创新点
• 同时考虑多重社会网络
多重社会网络结构约束下 的水平维度协同与传播
多重社会网络结构约束下 的垂直维度协同与传播
+
结构与混杂主体特征的 两维空间信息传播的群 集行为模型；
置之间进行均衡 的任务分配
(J. Parallel. Distrib.Comput.71
(6)，822-836)
的任务分配
(IEEE Trans. Syst. Man Cybern. Part A., 42(5),1040-1052)
的结构合作协 商机制
(AAMAS12， 1331-1332)
653)
决 策 、 同 步 ○满足社会网络交互结构的决策
等典型群集
模型
行为。
○满足动态社区结构的决策模型
群集扩散同步模型： ○引入主体的自治性
和主动决策性 ○包含异类混杂主体
一、适应社会网络动态拓扑的协作与通信
动态拓扑结构的社会网络： ○交互组织关系的动态变化 ○底层通信拓扑结构的动态
社会网络中多主体协作通信 的主要科学问题： ○协作 ○通信 ○迁移容错
AAMAS-16 投稿deadline: 2015-11-17 结果公布： 2016-01-26
IJCAI-16 投稿deadline: 2016-02-02 结果公布： 2016-04-04 三个综合性的刊物： Artificial Intelligence (AIJ), Journal of Artificial Intelligence Research (JAIR), Autonomous Agents and Multi-Agent Systems (JAAMAS) 三大期刊的编委会经常会在一起开；上述三大会议的优秀论文经常 会被推荐到这三大期刊。
传播媒介
传播主体
从多智能体角度来分类信息传播（传播内容）
传播内容
从多智能体角度来分类信息传播（传播模型：决策机 制+交互协议+优化目标）
决策机制
交互协议
优化目标
基于多智能体的信息传播研究框架
Y.Jiangetal.DiffusioninSocialNetworks:AMultiagent Perspective.IEEETransactionsonSystems,Man, andCybernetics:Systems,45(2),2015
• 加入时间因素的三维信
两维空间综合协同与传播 空间协同
息传播群集行为演化模 型；
适应系统动态变化的三维时空协同的群 集行为与信息传播
• 主体在多维信息传播的 群集行为中的决策机制。
Y.Jiang etal.ACMTransactionsonAutonomousandAdaptiveSystems, 19(1), 2015;
多智能体技术（Multi-Agent） 在社会网络及信息传播研究 中的应用
蒋嶷川 东南大学
计算机科学与工程学院
分布式智能与社会计算实验室
社会网络与信息扩散
社会网络与社会计算是目前国际上非常关注的研究方 向,吸引了人们的极大兴趣！其揭示的社会机理能够为 经济、安全等领域的健康发展提供有益的理论指导。
多智能体系统是多个智能体组成的集合，它的目标是将 大而复杂的系统建设成小的、彼此互相通信和协调的， 易于管理的系统。
该方向最顶级会议-AAMAS。重要会议：PRIMA/IAT等 。（现在国际人工智能学术界公认的三大综合性顶级会 议：IJCAI/AAAI/AAMAS；投稿日期互相衔接）。
AAAI-16 投稿deadline: 2015-09-15 结果公布：2015-11-12
同事，好友，家庭以及 日常生活等形成的多重 社会网络
比如：2003年9月28号，意大利电 力系统首先某个发电站出现故障， 然后导致网络通信的中断，进而 “迂回”导致整个电力系统和通 信网络的崩溃（Buldyrev et al.,
Nature, 465: 1025-1028, 2010）。
从单一社会网络-多重社会网络
的决策模型
研
Hale Waihona Puke Baidu
究
成
果
局部与全局性能的均衡机制
四、 社会网络中的多主体结构化扩散同步
前
人
只关注网络结构对扩散同步的影响
工
作
存在问题：1）忽视了主体的自治性和主动决策性在同步中的作用； 2）忽视了主体异类混杂性对同步的作用。
多层次群集扩散同步
社会网络扩散同步的
混杂多主体的非平
我
的集成模型
并发机制
滑同步模型及凸显
一、基于Agent的社会网络 研究方法
社会网络的三个研究阶段、多主体群集行为
面向结构
面向主体
结构与主体 相结合
社会网络中的群集行为包括：协作与通信、任务分配与负 载均衡、群集决策、信息扩散与同步等关键问题
Y.Jiangetal.Understandingsocialnetworksfromamultiagent perspective.IEEETrans.ParallelDistrib. Syst.,25(10),2014
通过社会网络的信息传播成了相关学术研究领域的重 点关注方向，在Nature、Science、PNAS、PRL、PRE、 IEEE/ACM Transactions 等国际权威期刊以及IJCAI、 AAAI、WWW、INFOCOM等国际顶级学术会议报道了 大量的研究成果。
多智能体系统（Multiagent Systems）
合作与非合作社会网络中的多智能体协作技术
合作社会网络
非合作社会网络
非可靠与多重社会网络中的多智能体协作技术
非可靠社会网络
多智 能体 系统 中的 多连 接协 商
独立协 商
关联协 商
独立多 重网络
多重 社会 网络
关联多 重网络
多重社会网络
二、基于Agent的信息传播 研究
信息传播《---》多智能体交互
任务分配与负载均衡
非可靠、混 杂异构性等 真实社会网 络特点；
社会网络中的多主体任务分配方式：
○半中心半分布控制方式
○关注恶意主体影响
○考虑网络资源分布方式
○非可靠网络环境中基
○均衡资源分布与主体位置的交互影响 于信誉的分配机制
行为决策
扩散同步
3. 研 究 Social Law、 扩散、
群集行为决策模型： ○ Social Law演化模型
Small-World’ Networks [Watts & Strogatz, Nature 1998]
Community Structure [Palla et al., Nature 2005]
20世纪六七十年代
单一社会网络
…
2010
2012
多重社会网络
“六度分离”实验
[Milgram, Psychology Today 2 (1967)]
Scientific Collaboration Networks [Newman, PNAS 2001]
Szell, et al., PNAS 2010 Buldyrev et al. Nature, 2010
Mucha et al., Science 2010 Gardeñes et al., Nature 2012
思考的问题：与多智能体技术进行结合？
社会网络与信息传播作为一个非常吸引人的新兴 研究方向，其核心是“人”的行为研究！
多智能体是比较成熟但又一直具有强大生命力的 研究方向(IJCAI中机器学习和Multiagent的论文和 Sessions的比重是最大的），其本质是对“人”的 模拟和分析。
既然两个都是做的“人”事，能否从多智能体的 视角来研究社会网络与信息传播？如何将这两者 研究结合起来？
Y.Jiangetal.DiffusioninSocialNetworks:AMultiagent Perspective.IEEETransactionsonSystems,Man, andCybernetics:Systems,45(2),2015
从多智能体角度来分类信息传播（传播主体+传播 媒介）
基于Agent的多重社会网络中的信息传播
多重社会网络中的多维信息传播
多重社会网络 多重社会网 多重社会网
层次下混杂群 络层次下多 体水平维度信 主体垂直维
络层次下多 主体动态关
关 键 问
息传播
度信息传播 联信息传播
题
○揭示多重社会网络混杂群体信息传播规律；
○提出适应动态多重社会网络下混杂群体特征的 研
社会网络与多智能体系统的对应关系
社会网络相关研究分类：基于MAS模型划分
社会网络中的多智能体协作技术
合作社会网络（Cooperative social networks） 非合作社会网络（Noncooperative social networks） 非可靠社会网络（Undependable social networks） 多重社会网络（Multiplex social networks）
研
变化
○信任
究
动态适应性优化
通信性能优化
复杂度优化
体
网络结构健壮 性优化
系
我 们 研 究
适应拓扑变化
的合作与协调 模型
成
果
基于社区的通信 结构构造模型
基于一种线性调 整机制的任务协
作模型
基于协商的 非可靠网络
联盟机制
二、基于典型社会机制的任务分配与负载均衡
前
传统的任务分配控制方
传统的任务分配机制：