泛集群環境下成員穩定性計算方法研究

劉瑞超

摘要：泛集群現在已經被廣泛應用到工業生產的各個領域。但是由于泛集群自身的不穩定性，導致很多基于聯盟結構形成的資源調度算法失效。針對這一問題，該文提出了一種從成員自私性角度出發的穩定性計算方法。首先，建立泛集群場景，歸納了核心問題及聯盟結構的數學模型;其次，給出一種計算“相對滿意解”的計算方法，并以此為依據給出穩定性計算方法。

關鍵詞：泛集群;聯盟結構;資源調度;穩定性計算

中圖分類號：TP273 文獻標志碼：A

文章編號：1009-3044（2019）30-0226-02

1背景

在多智能體系統中，大規模科學計算問題通常會以形成聯盟的方式予以解決。有關聯盟形成的研究一直是多智能體系統（Multi-agent Systems，MASs）的關鍵問題，并已廣泛應用于車輛路由、地質分析、無人機群和多媒體安全等領域。

隨著普適計算模式的不斷發展，泛集群環境得到了廣泛應用。因此，解決在泛集群環境下的聯盟形成問題逐漸成為適應新型計算模式的迫切需要。泛集群是普適計算模式的載體，是由眾多獨立的、廉價的計算節點通過網絡構成的開放式計算環境，計算節點可能是個人電腦、工作站或手機等計算單元，也可能是由多個計算單元組成的松散的“計算群體”，目的是提供高性價比的計算能力嘲。計算節點具有獨立性和不穩定性，相當于具有自主意識的自由的智能體。換言之，計算節點可以通過自身思考決定是否聽從調度和安排，表現出MASs成員的自私性，突出成員的個體理性。因此在泛集群環境下的聯盟形成的研究不僅要滿足“合作團隊”的高效性，同時要滿足團隊內部的穩定性。而其中如何定量的計算穩定性，則是一直難以解決的問題之一，也是智能體自主意識研究領域的熱點。

2問題的數學模型

通常解決多任務多目標約束的調度和效用分配問題的方法可歸納為如下描述。

方法1.聯盟結構最優法。根據多目標約束的期望函數，采用最優解算法獲得期望函數極值時的Mhest并直接獲得對應Xbext。在封閉的計算環境下這種方法是可行的，因為成員的“自私性”并不凸顯。而在泛集群環境下，成員的主觀不穩定性會導致方法無效。

方法2.分配向量最優法。根據核覆蓋、邊界向量和web-bet集等概念，采用合作博弈算法獲得最穩定的分配向量Xbest，并進一步求解獲得Mbest。這是一種反向求解的方法，它保持了分配方案的穩定性，適用于泛集群環境，避免了泛集群成員的“背叛意圖”，但存在以下問題：

（1）如何體現所有成員的整體滿意度。

（2）如何體現成員根據所有“可能的選擇”而對“當前的選擇”做量化計算。

3成員穩定性性的計算方法

3.1聯盟結構模型和編碼規則