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分布式多智能体网络定位的线性理论与算法综述

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控制与决策 2024年第2期39卷 353-370页

作者：林志赟吴金泽陈亮名南方科技大学系统设计与智能制造学院广东深圳518055 南方科技大学深圳市控制理论与智能系统重点实验室广东深圳518055 鹏城实验室广东深圳518000

多智能体网络定位在智慧物流、工厂监控、无人系统集群等领域具有广阔的应用,然而网络中节点测量量相对于节点位置的非线性本质给定位问题带来了巨大的挑战.鉴于此,对分布式多智能体网络定位问题进行综述.首先通过比较分析非线性定位方... 详细信息

多智能体网络定位在智慧物流、工厂监控、无人系统集群等领域具有广阔的应用,然而网络中节点测量量相对于节点位置的非线性本质给定位问题带来了巨大的挑战.鉴于此,对分布式多智能体网络定位问题进行综述.首先通过比较分析非线性定位方法与线性定位方法以及集中式定位方法与分布式定位方法,凸显了分布式线性定位方法的明显优势;然后从可定位性的判定条件与线性定位算法两个方面对目前已有的相关成果进行梳理与综述,其中包括距离、方位角、相对位置以及内角等4种测量量下的相关结果;最后总结目前尚未解决的难题以及未来的研究方向.

关键词：多智能体系统网络定位分布式算法线性定位理论局部测量

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面向物理信息系统的分布式攻击图生成算法

小型微型计算机系统 2024年第2期45卷 381-387页

作者：王金芳郭渊博信息工程大学密码工程学院郑州450001

物理信息系统包含类型多样的物理设备,现有的攻击图生成技术不适用于物理信息系统.传统的漏洞扫描技术难以检测到物理设备的漏洞,并且随着系统规模的增加,攻击图的计算会出现状态空间爆炸问题.为此,本文提出了一种面向物理信息系统的分... 详细信息

物理信息系统包含类型多样的物理设备,现有的攻击图生成技术不适用于物理信息系统.传统的漏洞扫描技术难以检测到物理设备的漏洞,并且随着系统规模的增加,攻击图的计算会出现状态空间爆炸问题.为此,本文提出了一种面向物理信息系统的分布式攻击图生成算法.首先,针对物理设备漏洞识别较难的问题,提出了一种基于属性标记实体的方法扩展实体漏洞信息,并据此对物理信息系统进行攻击建模;其次,针对状态空间爆炸问题,提出了一种分布式攻击图生成算法,并且利用消息传递机制消除图部分的重复遍历,进一步提高了生成效率.实验结果表明,与其他相关技术相比,本文技术具有更高的生成效率.

关键词：物理信息系统分布式算法攻击图消息传递机制

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大规模图的分布式核分解算法

软件学报 2024年

作者：翁同峰周旭李肯立胡逸騉国家超级计算长沙中心 School of Computing National University of Singapore 湖南大学信息科学与工程学院

随着互联网信息技术的发展,社交网络、计算机网络及生物信息网络等领域涌现海量大规模图数据.鉴于传统图数据管理技术在处理大规模图时存在存储及性能方面的局限,大规模图的分布式处理技术已成为图数据库领域的研究热点,并得到工业界和... 详细信息

随着互联网信息技术的发展,社交网络、计算机网络及生物信息网络等领域涌现海量大规模图数据.鉴于传统图数据管理技术在处理大规模图时存在存储及性能方面的局限,大规模图的分布式处理技术已成为图数据库领域的研究热点,并得到工业界和学术界的广泛关注.图的核分解用于计算图中所有顶点的核值,有助于挖掘重要图结构信息,在社区搜索、蛋白质结构分析和网络结构可视化等诸多应用中发挥着关键作用.当前以顶点为中心计算模式的分布式核分解算法中采用一种广播的消息传递机制,一方面,存在大量的冗余通信及计算开销;另一方面,处理大规模图核分解过程中易产生内存溢出问题.为此,分别提出基于全局激活和层次剥离计算框架,并提出分布式核分解新算法,通过引入基于顶点核值局部性特点的消息剪枝策略和以计算节点为中心的计算新模式,保证算法有效性的同时提升其性能.在国家超级计算长沙中心分布式集群上,分别针对大规模真实和合成数据集,算法总耗时性能提升比例为37%–98%,验证所提模型和算法的有效性和高效性.

关键词：大规模图分布式算法核分解图计算

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多智能体博弈中的分布式学习:原理与算法

指挥与控制学报 2024年第2期10卷 127-136页

作者：谭少林谷海波刘克新中关村实验室北京100094 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191

自主智能决策是未来无人系统发展的核心技术,而博弈学习是实现自主智能决策的关键方法之一。围绕多智能体博弈中分布式学习领域,系统地介绍其基本问题、研究背景及意义;针对连续动作空间博弈与离散动作空间博弈两种典型博弈类型,综述多... 详细信息

自主智能决策是未来无人系统发展的核心技术,而博弈学习是实现自主智能决策的关键方法之一。围绕多智能体博弈中分布式学习领域,系统地介绍其基本问题、研究背景及意义;针对连续动作空间博弈与离散动作空间博弈两种典型博弈类型,综述多智能体博弈分布式学习算法的构建及收敛性研究进展;给出博弈学习领域尚待突破的挑战性问题。

关键词：博弈学习分布式算法智能决策纳什均衡多智能体系统集群智能

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Lasso变量选择的分布式算法

应用概率统计 2022年第1期38卷 99-110页

作者：曾维佳张日权华东师范大学统计学院上海200062

Lasso是机器学习中比较常用的一种变量选择方法,适用于具有稀疏性的回归问题.当样本量巨大或者海量的数据存储在不同的机器上时,分布式计算是减少计算时间提高效率的重要方式之一.本文在给出Lasso模型等价优化模型的基础上,将ADMM算法... 详细信息

Lasso是机器学习中比较常用的一种变量选择方法,适用于具有稀疏性的回归问题.当样本量巨大或者海量的数据存储在不同的机器上时,分布式计算是减少计算时间提高效率的重要方式之一.本文在给出Lasso模型等价优化模型的基础上,将ADMM算法应用到此优化变量可分离的模型中,构造了一种适用于Lasso变量选择的分布式算法,证明了该算法的收敛性;同时,我们通过数值实验,将本文构造的分布式算法与循环坐标下降法和ADMM算法进行了比较分析,结果显示在处理样本集大的稀疏性回归问题时,本文提出的算法的计算时间和误差都小于其他两种算法.

关键词：变量选择 Lasso 分布式算法线性模型

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基于改进分布式算法的FIR滤波器设计

计算机应用与软件 2022年第5期39卷 132-134,212页

作者：王健冉全李俊俊武汉工程大学计算机科学与工程学院湖北武汉430205

分布式算法(DA)具有节约硬件资源的优势,被广泛地应用于FIR滤波器设计中。提出一种改进的分布式算法,通过FPGA实现了一个32抽头的FIR低通滤波器,对ModelSim的仿真结果进行了分析,验证了该算法的可行性。结果表明改进的分布式算法比传统... 详细信息

分布式算法(DA)具有节约硬件资源的优势,被广泛地应用于FIR滤波器设计中。提出一种改进的分布式算法,通过FPGA实现了一个32抽头的FIR低通滤波器,对ModelSim的仿真结果进行了分析,验证了该算法的可行性。结果表明改进的分布式算法比传统分布式算法显著降低了逻辑单元和存储资源的占用。

关键词： FPGA FIR滤波器分布式算法 ModelSim

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基于非合作博弈的问题研究及分布式算法设计

基于非合作博弈的问题研究及分布式算法设计

作者：李哲西南大学

学位级别：硕士

博弈论(Game Theory)是指研究多个个体或团队之间在特定条件制约下的对局中利用相关方的策略,而实施对应策略的学科。目前,随着博弈问题在经济学、运筹学和工程等领域越来越广泛的应用,关于各类博弈问题的研究成果层出不穷。非合作博弈... 详细信息

博弈论(Game Theory)是指研究多个个体或团队之间在特定条件制约下的对局中利用相关方的策略,而实施对应策略的学科。目前,随着博弈问题在经济学、运筹学和工程等领域越来越广泛的应用,关于各类博弈问题的研究成果层出不穷。非合作博弈是博弈问题的一种,其中最主要的一个研究问题就是纳什均衡。随着博弈网络的规模逐渐增大,对于求解纳什均衡问题计算能力和计算效率的要求越来越高。传统的集中式算法需要中心节点,存在鲁棒性差,效率低,实用性不强等缺点。分布式是一种“去中心化”的思想,其架构不需要中心节点,应用于大规模网络中具有智能体个数多、优化收敛速度快、算法应用场景多、计算资源占用少等特点。因此,分布式算法近年来在优化和人工智能领域得到了广泛应用。随着博弈问题在诸多领域的广泛应用,其问题模型越发复杂,需考虑的因素或条件越来越多。那么,针对非合作博弈的广义纳什均衡(GNE)问题设计高效的算法成为了当前面临的重要挑战。传统的集中式算法已无法适应当前的复杂问题。基于分布式算法的优势,本文针对上述挑战,设计分布式算法,解决非合作博弈中的GNE问题。具体来说,首先,我们对非合作博弈及聚合博弈的GNE问题模型进行了分析,考虑局部可行集和全局共享耦合仿射约束,通过原-对偶方法求得问题模型的Karush-Kuhn-Tucker(KKT)条件。同步的,我们又分析了问题模型的变分形式,通过变分不等式的KKT条件与原问题建立联系,最终基于变分问题的KKT条件设计分布式算法。具体内容包括如下三个方面:(1)针对一般的非合作博弈模型,在完全决策信息和部分决策信息两种情况下分别设计了分布式原-对偶近端梯度算法。在无向连通图的基础上,我们所设计的两种算法都采用了基于边的一致性。此外,两种算法都采用局部恒定步长和局部松弛参数,有效避免参数选择的保守性。值得注意的是,在算法的理论分析过程中,我们使用了更一般的Lipschitz连续性和强单调性,也使得算法为完全分布式算法。在一些必要假设下,算法的收敛性得到了证明。(2)针对聚合博弈的GNE问题,考虑每个智能体的局部可行集和全局共享耦合仿射约束,我们设计了分布式原-对偶算子拆分算法。聚合博弈的特点为,目标函数中存在聚合结构,因此,聚合博弈是一种部分决策信息的。在设计算法时,我们引入了对于聚合信息的局部估计,每个智能体只需要对聚合信息进行局部估计,使得计算时只使用局部信息。这种算法占用更少的计算资源,更适用于大规模网络。(3)在理论分析方面,受单调算子和平均算子理论启发,我们搭建了分布式算法的收敛性分析框架。在理论分析时,首先对算子进行了拆分,分别分析各算子性质。基于一些必要的假设,证明算子为平均算子,在步长条件小于显式上界的条件下,证明了算法的收敛性。为后续工作提供了有效的参考。综上所述,本文在已有的研究基础之上,针对非合作博弈和一类聚合博弈的GNE问题,基于原-对偶、近端算子和算子拆分方法,设计分布式算法。本文的研究成果将为非合作博弈中GNE问题的研究及分布式算法设计面临的挑战提供有效的参考。

关键词：非合作博弈纳什均衡分布式算法原-对偶近端算子算子拆分

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基于分布式算法的云储能优化策略研究

基于分布式算法的云储能优化策略研究

作者：尹晨华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

随着分布式能源与储能快速发展,云储能成为当下热门的储能管理模式。通过将用户侧的分布式储能联合运行,闲置资源能够得到充分利用。然而,充分利用储能也势必使得储能损耗加剧。现有云储能研究很少关注云储能引起的储能损耗状况,取而代... 详细信息

随着分布式能源与储能快速发展,云储能成为当下热门的储能管理模式。通过将用户侧的分布式储能联合运行,闲置资源能够得到充分利用。然而,充分利用储能也势必使得储能损耗加剧。现有云储能研究很少关注云储能引起的储能损耗状况,取而代之的应该是能够在云储能运行时兼顾储能健康状况的管理模式,因此采用储能健康状况分析对云储能运行具有十分重要的现实意义。本文将云储能运行中的储能健康状况通过储能健康感知模型体现。只有掌握储能损耗情况及健康状况,才能及时对储能运行参数进行更新并评估储能损耗成本。此外,随着云储能规模的逐渐扩大,集中优化问题在云端的计算负荷也随之增加。同时,由于云储能需要用户数据协调储能运行,用户安全隐私问题也亟待解决。为此,本文提出基于分布式算法的云储能优化策略,通过辅助变量减少用户信息共享,进一步解耦辅助变量分解原集中优化问题,减少计算负荷,取得了以下3个方面的创新成果:首先,针对云储能中的储能健康状况分析问题,构建了储能健康感知模型。基于等效电路模型建立了储能健康状况指标体系,并将其与储能内部各参数相关联,通过储能充放电量表征储能损耗情况,从而得到储能损耗成本分析方法。此外,在云储能模型基础上,考虑配电网安全运行约束,建立了基于储能健康感知模型的云储能模型。其次,针对云储能模型的收益与储能健康状况管理问题,构建了云储能模型的效益分析方法。基于前文建立的储能健康感知模型对储能内部参数进行更新,进行更准确的云储能计算,并从成本和储能损耗两方面进行评估。基于该分析方法,将建立的三个对比模型与所提云储能模型进行比较,验证了云储能模型在经济效益和储能健康管理两方面的优越性。最后,针对云储能模型中计算负荷与用户隐私问题,构建了基于分布式算法的云储能优化策略。针对原有集中优化问题,通过设置辅助变量减少用户间的信息披露,保障用户安全隐私问题。之后通过对偶分解法解耦原集中优化问题,将其分解为若干个子优化问题进行求解。区别于传统算法,云端主要负责在每个子问题之间进行信息协调,大大减少了云储能在云端的计算负担。

关键词：云储能储能装置储能衰减分布式算法

基于分布式算法的含微电网电力供应侧市场均衡分析

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系统工程理论与实践 2020年第4期40卷 1016-1030页

作者：王晛张颖张少华汪飞上海大学机电工程与自动化学院上海200444

考虑微电网参与配电侧电力市场投标竞争,并引入一个中间商来实现日前批发市场与配电侧电力市场之间的电力交易.基于该市场交易架构,建立了微电网参与投标竞争的电力市场供应函数均衡模型.然后将该均衡模型转化为凸优化问题,在理论上证... 详细信息

考虑微电网参与配电侧电力市场投标竞争,并引入一个中间商来实现日前批发市场与配电侧电力市场之间的电力交易.基于该市场交易架构,建立了微电网参与投标竞争的电力市场供应函数均衡模型.然后将该均衡模型转化为凸优化问题,在理论上证明了解的存在性和唯一性,并考虑到实际电力市场中信息的不对称性,采用分布式优化算法进行求解.最后通过算例验证了该均衡模型和求解方法的有效性,表明在微电网参与的配电侧电力市场和日前批发市场之间引入中间商,会平滑日前批发市场电价的激烈变化,缓解市场力滥用行为,有助于整个电力市场的高效平稳运行.

关键词：均衡分析日前批发市场配电侧电力市场微电网中间商分布式算法