人工智能與信息融合研究院在多智能體系統(tǒng)研究中取得重要進(jìn)展

近日，人工智能與信息融合研究院在多智能體平均一致性研究中取得重要進(jìn)展，解決了記憶加速算法研究中的幾個(gè)公開難題。研究結(jié)果以長(zhǎng)文（full paper）發(fā)表在控制學(xué)科兩大頂級(jí)期刊之一的IEEE Transactions on Automatic Control （TAC），雙欄16頁。

文章鏈接https://ieeexplore.ieee.org/document/10066203

論文第一作者為我校信息學(xué)院青年教師易靜文副教授，合作者為柴利教授，張競(jìng)新教授。這是我校在IEEE TAC的第二篇長(zhǎng)文，首篇長(zhǎng)文也是由三位老師共同發(fā)表。

在多智能體系統(tǒng)的一致性協(xié)同控制中，收斂快慢是衡量相關(guān)算法的重要性能指標(biāo)。大量研究工作表明，利用記憶信息可以提高算法的收斂率。該方向研究中存在幾個(gè)長(zhǎng)期未解的科學(xué)問題，包括：是否能利用更多的記憶信息得到更快收率的算法？記憶加速算法所能達(dá)到的收斂率上限是什么？對(duì)應(yīng)的最優(yōu)控制參數(shù)如何設(shè)計(jì)？

針對(duì)上述難點(diǎn)問題，論文報(bào)告了如下創(chuàng)新成果：

1) 給出了M-tap記憶加速算法實(shí)現(xiàn)平均一致的充分必要條件，將多智能體的快速一致問題轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄠€(gè)低階系統(tǒng)的同時(shí)快速鎮(zhèn)定問題，建立了收斂率與控制參數(shù)的直接關(guān)系表達(dá)式，揭示了記憶項(xiàng)對(duì)收斂率的影響。

2) 對(duì)短時(shí)記憶（ M< =2 ）的情況，給出了最快收斂率和最優(yōu)控制參數(shù)的精確解析表達(dá)式，發(fā)現(xiàn)了一步記憶和兩步記憶的最快收斂率完全相同，證明了兩步記憶加速算法并不能進(jìn)一步提高收斂率的結(jié)論。

3) 提出并解決了未知拓?fù)湎掠洃浖铀偎惴ǖ膬?yōu)化設(shè)計(jì)問題，給出了最快收斂速率和最優(yōu)控制參數(shù)的顯式公式，證明了worst-case意義下最快收斂算法可由一步記憶加速算法實(shí)現(xiàn)。

該項(xiàng)研究結(jié)果為進(jìn)一步研究分布式優(yōu)化加速算法提供了新的思路，對(duì)集群智能自主系統(tǒng)和分布式優(yōu)化計(jì)算等領(lǐng)域有重要的科學(xué)意義。易靜文老師長(zhǎng)期從事智能自主系統(tǒng)的協(xié)同控制、分布式優(yōu)化、圖信號(hào)處理等方向的研究，現(xiàn)主持國(guó)家聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目子課題1項(xiàng)，主持完成國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金1項(xiàng)，參與國(guó)家級(jí)和省部級(jí)項(xiàng)目多項(xiàng)。據(jù)悉，IEEE TAC期刊的長(zhǎng)文很難發(fā)表，每年僅100余篇，很多知名985高校在該刊發(fā)表的長(zhǎng)文總量為個(gè)位數(shù)。