基于人工生命行為選擇情緒驅動機制的資源需求情緒系統的穩定性

摘 要 本文基于Lyapunov穩定性理論討論了資源需求情緒的時間函數構成的系統穩定性，在假定環境資源分布變量資源函數是按時間衰減的條件下，資源需求情緒的時間函數系統是穩定的。

關鍵詞 人工生命 穩定 顫抖

中圖分類號：TP18 文獻標識碼：A

The Stability of the Resource Requirements Emotion Drive

Mechanism of Artificial Life Behavior Selection

WANG JianJun[1]， CHANG Juan[1]， MAO Beixing[1]， ZHANG Guofeng[2]

（[1]Department of Mathematics and Physics， Zhengzhou Institute of

Aeronautical Industry Management， Zhengzhou， He'nan 450015；

[2]Department of Mechatronic Engineering， Xi'an Technological University， Xi'an， Shaanxi 710032）

Abstract The stability of the resource emotion function drive mechanism of artificial life behavior selection is studied in the paper based Lyapunov stability theory. Under the assumption of resource function is decrease， the system of resource emotion requirements time function is stable.

Key words artificial life； stable； tremble

0 引言

情緒驅動機制認為，驅動情緒主導行為選擇，是目前的主要研究方向。文獻[1]嘗試將情緒機制用于游戲系統而提出了一種簡單情緒分級行為選擇機制，行為按照情緒的優先級別進行選擇。該機制涉及到兩種負情緒：害怕與困惑，前者用于選擇逃跑或攻擊行為，后者用于搜索行為目標，完成相關任務。害怕的級別高于困惑，在該機制中初步使用了情緒感染機制。文獻[2]在行為分層結構中嵌入情緒機制，解決其動態適應環境問題，建立了自己情緒選擇機制。

情緒計算公式為：

（（），） = （（））*（）

= 12 + * [（）]

當人工生命處于資源較滿意狀態（.）<時沒有資源獲取情緒。當資源較為缺乏處于<（.）<時，其資源獲取情緒采用sigmoid 方法計算。很缺乏時，行為情緒達到最大值1。文獻[3]將生存資源擁有狀況分為3 個區段：舒適區（Comfort Zone）、忍耐區（Tolerance Zone）、危險區（DamagerZone） 。針對不同區域，提出相應的情緒計算方法。

、為區域邊界，為資源的當前需求量。當前資源較為充足時，處于舒適區，資源獲取情緒就較小，且小于資源需求量本身。當資源需求較大，進入忍耐區時，資源獲取情緒值等于資源需求值。當資源需求很大時，獲取情緒就是資源需求量的放大，從而增加該資源獲取行為受選的幾率。為實現資源獲取行為的連續實施，避免“顫抖”現象出現， 資源需求情緒的時間函數公式為：

（） = （）（） + （（） + （））

其中（）為環境資源分布變量，（0，1）為滯后系數。

另一方面，時間的度量上的離散特點，使得社會經濟領域中的許多問題適宜于作為離散系統來處理，特別是，隨著計算機的發展，大量連續時間系統由于采用數字計算機來進行分析和控制的需要，而通過離散化而化為離散時間系統來處理，離散時間系統的重要性變得越來越突出。而穩定性是系統的一個基本結構特性，穩定性問題是系統理論研究的一個重要課題，對大多數情形，穩定是控制系統能夠正常運行的前提條件，本文基于Lyapunov穩定性理論討論了資源需求情緒的時間函數構成的系統穩定性問題。在假定環境資源分布變量資源函數是按時間衰減的條件下，資源需求情緒的時間函數系統是穩定的。

1 系統描述與穩定性分析

考慮如下資源需求情緒時間函數構成的系統：

（） = （）（） + （（） + （）） （1）

（1）可以變換為：（）= （） （2）

其中（）為一階差分，滿足（） = （）（）

假設1：環境資源分布變量函數（）為衰減函數

即滿足條件：（ + 1）<（），也即（）的一階差分，

（）<0 （3）

假設2：（）資源有需求，所以必定有

（ + 1）>0，（）>0 （4）

定理1：在假設1，2成立的條件下，系統（1）是穩定的。

證明：由系統（1）等價于（2），所以：

構造Lyapunov函數

（） = （ （））2，則對其求一階差分得到：

（） = （ （ + 1））2（ （ ））2，根據式（2）有：

= （ （ + 1））2（ （））2

= （ ）2[（ + 1）2 （）]

根據式（3）（4），從而 （）<0，所以上述離散系統（1）是穩定的。

2 結論

本文基于Lyapunov穩定性理論和混沌同步相關方法討論了資源需求情緒的時間函數構成的系統穩定性，在假定環境資源分布變量資源函數是按時間衰減的條件下，即（1）（ + 1）<（），（2）（）資源有需求，（ + 1）>（），（）>0，則資源需求情緒的時間函數系統是穩定的。

基金項目：航空基金（2013ZD55006）；河南省高等學校青年骨干教師資助計劃項目；河南省教育廳科學技術重點項目（14A110027）

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