浅析多智能体建模的作用与优势

浅析多智能体建模的作用与优势

作者：李大鹏

来源：《山东工业技术》2016年第24期

摘要：本文介绍了智能体的概念，简单说明了传统建模与仿真方法的局限性，重点描述了多智能体建模与仿真的作用及特点，更加明确了多智能体在军事建模中的优势。

关键词：多智能体；建模；仿真

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.24.136

智能体，是指在仿真的作战环境中由计算机生成和控制的作战实体（如坦克，飞机或步兵）。这些仿真实体通过对实际兵力作战行为的建模，使之具备一定的智能特性，能自主地对虚拟作战环境中的事件和状态做出合理的反应，能自动的或半自动的模拟实际作战人员或武器系统的作战行为，以代替真实的作战人员和武器装备，实现其在仿真系统中的角色和职能。

1 传统建模与仿真方法的局限性

传统的建模与仿真方法由于其固有的局限性已经难以满足未来信息化条件下装甲兵作战建模与仿真的需要。传统的作战建模与仿真方法试图利用数学建模对军事活动进行描述，比如基于兰彻斯特方程的解析模型，基于蒙特卡罗方法的统计模型和指数法描述战斗力的经验模型等，经过多年的发展，这些模型用来描述机械化战争己经有了一定的经验，并取得了很多的成果，在研究战争规律和指导战争实践中发挥了重要的作用。但是，传统的建模方法和作战模型是用来描述机械化战争的，用来描述信息化战争中信息化作战体系对抗就难以适应，就更谈不上较宽范围的军事建模。

传统的数学模拟和仿真技术对作战系统的动态性、主动性、适应性和随机性等复杂特性难以进行科学的描述，也难以解决计算效率与模型可信性之间的矛盾。对于部队作战问题本身并不存在确定的数学模型，或者虽然在一定程度上存在确定的数学模型，但是用一般方法抽象不出可操作的数学模型，不能用数学方法精确地描述出来，因此，需要借鉴复杂系统的一些研究方法，采取自底向上的建模方法，构建具有智能行为的作战个体或装备实体，依据某主战兵种作战特点属性赋予一定的行为规则，通过个体之间的交互来模拟从个体的微观适应到大规模作战的宏观涌现，以动态、整体的方法研究信息化条件下的作战问题。

2 多智能体建模与仿真的作用

智能体和人在回路中的仿真实体共同构建成分布式虚拟作战环境。受训人员通过操作控制台、装备模拟器或实装控制人在回路中的仿真实体和计算机生成并控制的作战实体实现红蓝双方的对抗演练。多智能体作为分布式作战仿真训练系统的重要组成部分，其主要作用有：

（1）为受训人员提供作战对手或友邻支持，提高虚拟战场环境的复杂度与真实性，增强用户的沉浸感；

（2）多智能体的行为由计算机软件实现，只需军事专家对仿真对象的战术原则进行建模，理论上可以实现任意敌方的行为仿真，提高仿真的灵活性和针对性；

（3）增加仿真实体的数量，可为指挥决策人员提供一个进行战术、战法研究与分析的大规模虚拟环境；

（4）可明显地降低训练的风险和费用，节约系统的训练成本。

多智能体作为分布式作战仿真系统的重要组成部分，为作战仿真系统提供作战对象、友邻支持兵力等补充部分，提高系统的灵活性和降低系统的训练成本。多智能体的真实性直接影响到作战仿真的科学性、可靠性、客观性和效果，是作战仿真研究的一个重点和热点的研究领域。

3 多智能体建模与仿真的特性

多智能体通过对一定规模的作战单位（如装甲旅、坦克营、连、排）的作战行为进行建模，使其在虚拟的作战环境中能自主地模拟实现与真实的作战单元相同的作战任务，通常应用于合同战术或更高层次的作战仿真系统中。而单智能体所描述的实体是单一的武器平台（如坦克单车，单架飞机或单兵），侧重于在逼真的战场环境中模拟作战实体的具体活动、作战动作、以及实体间（及与环境间）交互。多智能体建模技术在装甲兵作战仿真中应用主要有以下特性：

（1）逼真性。多智能体能够表现出与实际作战实体相一致的特性，从而实现仿真逼真度的需求。要求智能体既要反映武器装备的物理特性，又能反映其角色的战术行为和作战编成特征。与战役或更高层次作战模拟不同，分队战术主要通过具体的战术动作体现，训练侧重于在逼真的战场环境中模拟作战实体的具体活动、作战行为、以及实体间（及与环境间）交互，对模拟的逼真度和沉浸感有更高的要求。

（2）实时性。分队战术训练强调整个作战过程的具体体验，模拟时钟通常与实际时钟相一致，训练通过受训人员对动态战场环境做出实时判断，根据战术原则定下决心并采取相应战术动作，影响战场态势达成作战任务实现。因此，智能体必须具有良好的实时性。

（3）行为的对抗性。智能体具有团体组织内的协作行为，同时敌我双方的行为又具有对抗性。这种对抗性贯穿于仿真系统中作战双方的整个作战行动过程。

（4）团体组织性。各智能体实体通常成建制遂行作战任务，与特定想定中的编成部队相对应，具有相应的组织结构和组织特征。同时，它们的行为具有符合军事原则和整体目标的协调与合作特征。

（5）行为的智能性和自主性。智能体涉及指挥、控制和通信等行为过程，这些行为具有拟人的智能性特征。智能体在仿真系统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为能力，这也是判断一个实体是否是智能体的关键特征。

（6）综合性。多智能体是对实际作战兵力的模拟，而实际作战兵力是人与武器的结合，因此，智能体模型既包括武器装备模型（动力、运动、火力、侦察等），又包括智力行为模型（角色、战术思想、决策规划、情感等）。

总之，应用多智能体建模技术，可以更科学、完整的描述作战这一复杂巨系统，并为作战模拟训练、作战实验等提供技术支撑。

参考文献：

[1]马亚平.作战模拟系统[M].北京：国防大学出版社，2005（04）.

[2]郭齐胜，董志明，单家元.系统仿真[M].北京：国防工业出版社， 2006（10）.

[3]胡晓峰等.美军训练模拟[M].北京：国防大学出版社，2001.

[4]郭齐胜等.战场环境仿真[M].北京：国防工业出版社，2005.