基于多智能體協同進化機制的學術團隊建設

[摘要] 當今多學科交叉融合，科學、技術與社會相互滲透，使學術團隊成為在科學技術探索中的新的組織模式之一。大學學術團隊的建設，不僅關系到學校自身的建設與發展，還關系到我國創新型國家的建設，關系到自主創新能力的提高。本文基于多智能體協調機制原理與方法，結合大學學術團隊在組建、管理的實踐，就建設高效的學術創新團隊的方法進行了初探。

[關鍵詞] 學術團隊 進化機制 合作創新

一、引言

目前，我們要提高自主創新能力，建設創新型國家。高等教育擔負著培養創新型人才的重要責任。學術團隊是為實現某個學術目標而相互協作的個體組成的群體，由若干成員組成。他們擁有共同的目標、支持公認的行動準則和決策程序，他們的知識互補，并懂得相互幫助，知道怎樣正確處理成員及團隊內部的矛盾沖突。而構建了一批銳意進取、大膽創新的學術團隊創新團隊，對提高大學的創新能力就顯得特別的重要。目前就團隊理論的研究還有待與深入，本文利用多智能體協進化機制原理與方法來指導建設大學學術團隊創新項目團隊，收到了應有的效果。

二、多Agent的概念及特點

1.多智能體的概念

Agent一詞直譯為“代理”，也有人稱之為“智能代理”、“智能主體”、“艾真體”等，廣義上它是指具有智能的任何實體，包括硬件(機器人)的和軟件的，狹義上一般指的是軟件Agent。而多Agent，則是由多個符合上述定義的、自治的、具有交互能力的Agent組成了一個Agent的社會。

Agent起源于人工智能(AI)領域，20世紀80年代中后期，人工智能技術與分布式計算技術相結合，出現了分布式人工智能(DAI)這個研究方向。作為分布式人工智能的構成因素，Agent一詞越來越多地被提到，由于它突破了長期以來AI研究進展不大的局面，因此倍受關注。目前，Agent融入了主流計算機的各領域，產生了一系列的新方法、思想、技術，各種類型的軟件Agent大量用于信息處理、辦公自動化、交通管理、私人助手等。特別是Internet和WWW的發展，為Agent技術帶來了新的發展契機。

2.特點

(1)知識局部性。即單個Agent對整個環境或其他Agent只有不完全的了解——非全知的。

(2)能力有限性。即每個Agent都不可能單獨完成所有任務，必須同其他Agent合作——非全能的。

(3)異構性。這包括兩個方面:其一，Agent設計的異構，不同的Agent具有不同的能力(有限理性)。其二，Agent目標的異構，不同Agent代表了設計者不同的利益。

(4)多智能體為分布式系統。缺乏全局中心化的控制，各個Agent的計算是異步的。

(5)多智能體是動態的系統。環境內在的因素或其他Agent的行為導致環境的變化，因此Agent的行為可能使環境到達非期望的狀態。

(6)多智能體是開放的系統。

三、多Agent的協作機制

1.協進化機制

在生態環境中，只有有限的資源，各種物種必須通過競爭與合作才能獲得自己生存所需的資源。通過這些競爭與合作的交互，物種們不斷進化和改變，并相互影響彼此的進化過程，這個相互適應的過程稱為協進化(Coevolution)。根據達爾文進化論思想，為解決多Agent間協調進化問題，人們模仿自然界中的協進化機制，提出了協進化計算(CEC，Coevolutionary Computing)。

其中，合作型協進化注重于群體之間的合作關系，通過對群體間有利于合作的個體進行適應度加強，促使群體向著有利于產生相互合作和共同適應(Coadapted)行為的方向進化。因此，將合作型協進化用于在多個智能體之間產生合作行為是一種極佳的方法，其思想是為參與合作的每個智能體都構造一個自身采用進化算法的群體，這樣通過各個群體間的協進化就能產生智能體之間的協調合作行為。

2.多智能體合作學習方法

多Agent合作學習是指多個Agent在追求一個共同的目標過程中彼此相互通信、合作，通過交換信息影響其它Agent的學習，通過共享信息選擇最優策略。

具體來說，就是各個Agent都采用單Agent強化學習算法進行獨立學習，同時多Agent系統通過信息共享機制和黑板模型，從而能夠充分利用系統知識資源，可以起到縮短探索過程、加速學習和保證學習正確方向的作用。

(1)信息共享機制

在多Agent系統中，Agent處于一個不能夠進行全局控制或全局學習的環境中，這些Agent可能需要與其它Agent共同協作來達到自己的局部目標。它們可以通過得到其它Agent的有關信息等方法使自己制定行為策略時有一定的參考，也可以向其它Agent發送相關信息來影響其它Agent的行為決策。都需不同程度地依賴于Agent間的信息共享機制。

(2)黑板模型

黑板模型的基本思想是:多個Agent協作解決一個問題，黑板是一個共享的問題求解空間，多個Agent都能看到黑板。當問題和初始數據記錄到黑板上時求解開始，所有的Agent通過看黑板尋找其利用其它Agent的經驗知識求解問題的機會，當一個Agent發現黑板上的信息足以支持他進一步求解問題時，他就將求解結果記錄在黑板上，新增加的信息有可能使其他Agent繼續求解。重復這一過程直到問題徹底解決獲得最終結果。

四、多Agent的合作與協調進化機制對創新團隊的建設的啟示

多Agent的合作與協調進化機制中，對于個體適應度的評價是這個協進化算法的核心。提高個體適應度的方法很多，如:“共享”等等。我們可把創新團隊視為多智能體系統，因而，要建設高效的創新團隊，其團隊內成員間，團隊與外環境間等的協調發展是很重要的。做為創新團隊一定要具備如下條件:

1.共享目標和計劃

統一與共同的目標是系統能夠集中調動它的資源和將所需的各個局部組成一體的能力，是子系統之間能夠雙向溝通，能夠最大限度地學習、創新的條件。只有在團隊所有成員對所要達到的整體目標持一致的肯定和充分的認同，才能為之付出努力，并最終共同實現目標。目標的不確定、方向感的缺失使企業高層與中層之間，中層與基層之間出現了嚴重的信息溝通的斷裂，并由此引發價值觀的分歧，從而導致企業整體計劃、目標、團隊建設的失敗。

2.共享信息資源

首先，通暢的信息互動與溝通。團隊內部互動溝通的程度直接影響團隊自組織工作的效率。其次，內部知識和環境資源共享。團隊成員之間只存在獲取信息上的差別，要通過加強交流，共享包括創新的點子、體會、各種研究資料等等在內的資源，提高團隊總體水平。

3.隊員結構的有意義差異是知識共享更高效

只有有意義的差異才是團隊工作涌現創新性的關鍵因素。差異性表現在人力結構中，一般是指團隊員年齡的梯隊和層次性、知識的交叉互補性、技能的多樣性、個性的傾向性等方面。但這些差異有時候僅僅是一種表面現象，并不是真正的有意義的差異。有意義的差異往往具有很強的隱蔽性，只有在特殊的情境之下才能夠顯現出來。所以，自組織團隊人力結構配置的一項根本性任務就是在團隊中挖掘和補充有意義的差異。只有人力結構中存在有意義差異才能使團隊成員之間的目標協同、知識共享成為可能。

4.基于黑板模型的協同工作

首先，是任務的協調分配，在協商氣氛中，根據隊員的特長合理安排任務，要做到分工明確，任務清楚。其次，在工作中要共享的問題求解空間，協同完成任務。

5.共享團隊精神

團隊精神是指團隊成員為了實現共同目標而相互理解、協作、努力工作的精神狀態，它是團隊工作動力系統的加速劑。團隊精神的基礎是尊重團隊成員個人的興趣和成就，核心是團隊成員之間的協同合作，最高境界是團隊成員的向心力和凝聚力。

6.共享激勵與約束機制

任何系統的運轉都需要動力，沒有動力的推動則系統難以運轉。把激勵的程度與目標的完成結合起來，有增有減。

五、結束語

學術團隊要達到有效組建、和諧運行，一定要有共同的目標，要有合理分工，加強團隊成員之間的溝通協調，共享團隊內外的各種資源，使團隊成員的優勢互補互補、協同配合地工作。同時，還要倡導團隊精神，有效地處理好隊員與團隊帶頭人的關系，處理好團隊隊員之間的關系，處理好團隊的內外環境之間的關系，從而調動一切有利因素，以眾人之長共同打造高效的大學學術團隊創新團隊。

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