淺析多智能體建模的作用與優勢

李大鵬

摘 要：本文介紹了智能體的概念，簡單說明了傳統建模與仿真方法的局限性，重點描述了多智能體建模與仿真的作用及特點，更加明確了多智能體在軍事建模中的優勢。

關鍵詞：多智能體；建模；仿真

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.24.136

智能體，是指在仿真的作戰環境中由計算機生成和控制的作戰實體（如坦克，飛機或步兵）。這些仿真實體通過對實際兵力作戰行為的建模，使之具備一定的智能特性，能自主地對虛擬作戰環境中的事件和狀態做出合理的反應，能自動的或半自動的模擬實際作戰人員或武器系統的作戰行為，以代替真實的作戰人員和武器裝備，實現其在仿真系統中的角色和職能。

1 傳統建模與仿真方法的局限性

傳統的建模與仿真方法由于其固有的局限性已經難以滿足未來信息化條件下裝甲兵作戰建模與仿真的需要。傳統的作戰建模與仿真方法試圖利用數學建模對軍事活動進行描述，比如基于蘭徹斯特方程的解析模型，基于蒙特卡羅方法的統計模型和指數法描述戰斗力的經驗模型等，經過多年的發展，這些模型用來描述機械化戰爭己經有了一定的經驗，并取得了很多的成果，在研究戰爭規律和指導戰爭實踐中發揮了重要的作用。但是，傳統的建模方法和作戰模型是用來描述機械化戰爭的，用來描述信息化戰爭中信息化作戰體系對抗就難以適應，就更談不上較寬范圍的軍事建模。

傳統的數學模擬和仿真技術對作戰系統的動態性、主動性、適應性和隨機性等復雜特性難以進行科學的描述，也難以解決計算效率與模型可信性之間的矛盾。對于部隊作戰問題本身并不存在確定的數學模型，或者雖然在一定程度上存在確定的數學模型，但是用一般方法抽象不出可操作的數學模型，不能用數學方法精確地描述出來，因此，需要借鑒復雜系統的一些研究方法，采取自底向上的建模方法，構建具有智能行為的作戰個體或裝備實體，依據某主戰兵種作戰特點屬性賦予一定的行為規則，通過個體之間的交互來模擬從個體的微觀適應到大規模作戰的宏觀涌現，以動態、整體的方法研究信息化條件下的作戰問題。

2 多智能體建模與仿真的作用

智能體和人在回路中的仿真實體共同構建成分布式虛擬作戰環境。受訓人員通過操作控制臺、裝備模擬器或實裝控制人在回路中的仿真實體和計算機生成并控制的作戰實體實現紅藍雙方的對抗演練。多智能體作為分布式作戰仿真訓練系統的重要組成部分，其主要作用有：

（1）為受訓人員提供作戰對手或友鄰支持，提高虛擬戰場環境的復雜度與真實性，增強用戶的沉浸感；

（2）多智能體的行為由計算機軟件實現，只需軍事專家對仿真對象的戰術原則進行建模，理論上可以實現任意敵方的行為仿真，提高仿真的靈活性和針對性；

（3）增加仿真實體的數量，可為指揮決策人員提供一個進行戰術、戰法研究與分析的大規模虛擬環境；

（4）可明顯地降低訓練的風險和費用，節約系統的訓練成本。

多智能體作為分布式作戰仿真系統的重要組成部分，為作戰仿真系統提供作戰對象、友鄰支持兵力等補充部分，提高系統的靈活性和降低系統的訓練成本。多智能體的真實性直接影響到作戰仿真的科學性、可靠性、客觀性和效果，是作戰仿真研究的一個重點和熱點的研究領域。

3 多智能體建模與仿真的特性

多智能體通過對一定規模的作戰單位（如裝甲旅、坦克營、連、排）的作戰行為進行建模，使其在虛擬的作戰環境中能自主地模擬實現與真實的作戰單元相同的作戰任務，通常應用于合同戰術或更高層次的作戰仿真系統中。而單智能體所描述的實體是單一的武器平臺（如坦克單車，單架飛機或單兵），側重于在逼真的戰場環境中模擬作戰實體的具體活動、作戰動作、以及實體間（及與環境間）交互。多智能體建模技術在裝甲兵作戰仿真中應用主要有以下特性：

（1）逼真性。多智能體能夠表現出與實際作戰實體相一致的特性，從而實現仿真逼真度的需求。要求智能體既要反映武器裝備的物理特性，又能反映其角色的戰術行為和作戰編成特征。與戰役或更高層次作戰模擬不同，分隊戰術主要通過具體的戰術動作體現，訓練側重于在逼真的戰場環境中模擬作戰實體的具體活動、作戰行為、以及實體間（及與環境間）交互，對模擬的逼真度和沉浸感有更高的要求。

（2）實時性。分隊戰術訓練強調整個作戰過程的具體體驗，模擬時鐘通常與實際時鐘相一致，訓練通過受訓人員對動態戰場環境做出實時判斷，根據戰術原則定下決心并采取相應戰術動作，影響戰場態勢達成作戰任務實現。因此，智能體必須具有良好的實時性。

（3）行為的對抗性。智能體具有團體組織內的協作行為，同時敵我雙方的行為又具有對抗性。這種對抗性貫穿于仿真系統中作戰雙方的整個作戰行動過程。

（4）團體組織性。各智能體實體通常成建制遂行作戰任務，與特定想定中的編成部隊相對應，具有相應的組織結構和組織特征。同時，它們的行為具有符合軍事原則和整體目標的協調與合作特征。

（5）行為的智能性和自主性。智能體涉及指揮、控制和通信等行為過程，這些行為具有擬人的智能性特征。智能體在仿真系統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為能力，這也是判斷一個實體是否是智能體的關鍵特征。

（6）綜合性。多智能體是對實際作戰兵力的模擬，而實際作戰兵力是人與武器的結合，因此，智能體模型既包括武器裝備模型（動力、運動、火力、偵察等），又包括智力行為模型（角色、戰術思想、決策規劃、情感等）。

總之，應用多智能體建模技術，可以更科學、完整的描述作戰這一復雜巨系統，并為作戰模擬訓練、作戰實驗等提供技術支撐。

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