Luận án Nghiên cứu và xây dựng mô hình đa tác tử đa mức giám sát hệ thống phức tạp.

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐA TÁC TỬ ĐA MỨC GIÁM SÁT HỆ THỐNG PHỨC TẠP

Ngành:

Khoa học máy tính

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án này tập trung vào việc nghiên cứu và xây dựng một mô hình đa tác tử đa mức (Multi-Agent System - MAS) để giám sát các hệ thống phức tạp, đặc biệt là ứng dụng vào bài toán sơ tán đám đông trong tình huống khẩn cấp như cháy tại các khu vực công cộng. Hệ thống phức tạp, với đặc trưng nhiều thành phần, không đồng nhất, biến đổi và đa quy mô, luôn đặt ra nhiều thách thức trong nghiên cứu và quản lý. Đám đông trong các tình huống khẩn cấp là một ví dụ điển hình của hệ thống phức tạp, nơi hành vi tự phát có thể gây ra hậu quả nghiêm trọng.

Mục tiêu chính của luận án là đề xuất và phát triển mô hình đa tác tử đa mức MAS-GiG (Multi-Agent System - Group-in-Group) để mô hình hóa hành vi đám đông và lập kế hoạch sơ tán hành khách tại sảnh khởi hành của sân bay quốc tế Đà Nẵng khi có cháy. Mô hình MAS-GiG được xây dựng dựa trên sự kết hợp giữa cấu trúc AEIO (Agent, Environment, Interaction, Organization) và mô hình nhóm đa mức, nhấn mạnh sự hình thành nhóm ở mỗi cấp độ để tối ưu hóa việc quan sát và điều phối hệ thống. Thành phần Tổ chức (O) trong cấu trúc AEIO được cải tiến để tạo nên tính xuyên suốt giữa các mức, giúp giảm độ phức tạp tính toán và tăng cường hiệu suất.

Luận án cũng đề xuất một phương pháp giải quyết bài toán sơ tán, bao gồm xây dựng đồ thị đường đi, phân chia không gian, tinh chỉnh vận tốc và thay đổi kế hoạch sơ tán. Để thực nghiệm, một framework đã được xây dựng trên nền tảng mô phỏng MASH (MultiAgent Hardware Software Simulator), cho phép thiết kế, cài đặt và thử nghiệm mô hình trong các kịch bản cháy khác nhau tại một phòng chờ, hai phòng chờ và toàn bộ sảnh khởi hành. Kết quả thực nghiệm cho thấy mô hình và phương pháp đề xuất có nhiều ưu điểm về khả năng quan sát hệ thống, giảm số lượng tương tác, tính mô-đun, dễ mở rộng, linh hoạt và tương tác thông minh, góp phần cải thiện hiệu suất trong quá trình sơ tán khẩn cấp.

Mục lục chi tiết:

• CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐA TÁC TỬ VÀ ỨNG DỤNG

  • 1.1. Hệ thống phức tạp
    • 1.1.1. Tổng quan về hệ thống phức tạp
    • 1.1.2. Hệ thống phức tạp đa quy mô
    • 1.1.3. Đám đông – một ví dụ về hệ thống phức tạp
  • 1.2. Hệ thống đa tác tử (MAS)
    • 1.2.1. Tác tử
    • 1.2.2. Các khái niệm về hệ thống đa tác tử
    • 1.2.3. Cấu trúc AEIO
      • a) A: Tác tử
      • b) E: Môi trường
      • c) I: Tương tác
      • d) O: Tổ chức
  • 1.3. Nghiên cứu và ứng dụng của MAS
    • 1.3.1. Các lĩnh vực nghiên cứu của MAS
    • 1.3.2. MAS mô hình hóa hệ thống phức tạp
    • 1.3.3. MAS mô hình hóa đám đông
  • 1.4. Kết chương

• CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐA TÁC TỬ ĐA MỨC

  • 2.1. Giới thiệu
  • 2.2. Phân tích đặc trưng của MAS đa mức
    • 2.2.1. Kiến trúc tác tử
    • 2.2.2. Đa mức động
    • 2.2.3. Loại tương tác
    • 2.2.4. Bản chất kiểm soát
    • 2.2.5. Cấu trúc của MAS
  • 2.3. Mô hình đa tác tử đa mức MAS-GiG
    • 2.3.1. Mô hình MAS-GiG theo cấu trúc AEIO
    • 2.3.2. Cấu trúc đa mức của mô hình MAS-GiG
      • a) Mô tả đa mức mô hình MAS-GiG
      • b) Sự hình thành các mức
  • 2.4. Mô hình MAS-GiG mô hình hóa đám đông
    • 2.4.1. Mô tả các thành phần theo cấu trúc AEIO
    • 2.4.2. Thuộc tính cấu trúc AEIO đa mức
  • 2.5. Kết chương

• CHƯƠNG 3. ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MAS-GIG GIÁM SÁT VÀ LẬP KẾ HOẠCH SƠ TÁN ĐÁM ĐÔNG KHI CÓ CHÁY

  • 3.1. Giám sát di chuyển
    • 3.1.1. Giới thiệu
    • 3.1.2. Lập kế hoạch sơ tán
    • 3.1.3. Các luật di chuyển
    • 3.1.4. Lan truyền thông tin cháy
  • 3.2. Lập kế hoạch sơ tán hành khách khi có cháy
    • 3.2.1. Mô tả bài toán
    • 3.2.2. Mô tả bài toán ứng dụng dưới dạng bài toán tối ưu
    • 3.2.3. Ứng dụng mô hình MAS-GiG để giám sát và lập kế hoạch sơ tán
      • 3.2.3.1. Đề xuất phương pháp giải quyết bài toán ứng dụng
      • 3.2.3.2. Áp dụng MAS-GiG cho bài toán ứng dụng
      • 3.2.3.3. Bốn bài toán hỗ trợ trong lập kế hoạch sơ tán
  • 3.3. Minh họa lập kế hoạch sơ tán hành khách tại sảnh khởi hành bay
    • 3.3.1. Minh họa tiến trình thực hiện kế hoạch sơ tán
    • 3.3.2. Minh họa các bước lập kế hoạch sơ tán
  • 3.4. Kết chương

• CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ, XÂY DỰNG VÀ THỰC NGHIỆM MÔ HÌNH MAS-GIG TRÊN NỀN TẢNG MASH

  • 4.1. Nền tảng mô phỏng MASH
  • 4.2. Xây dựng framework cho ứng dụng
    • 4.2.1. Thiết kế framework cho ứng dụng
    • 4.2.2. Thiết kế chi tiết
      • 4.2.2.1. Thiết kế các đối tượng thuộc môi trường
      • 4.2.2.2. Thiết kế tác tử
  • 4.3 Thực nghiệm ứng dụng
    • 4.3.1. Xây dựng dữ liệu cho thực nghiệm
      • 4.3.1.1. Dữ liệu hành khách
      • 4.3.1.2. Các tham số môi trường
    • 4.3.2. Thực nghiệm phương pháp đề xuất
      • 4.3.2.1. Thực nghiệm trong phạm vi một phòng chờ
      • 4.3.2.2. Thực nghiệm trong phạm vi hai phòng chờ
      • 4.3.2.3. Thực nghiệm phạm vi sảnh khởi hành
  • 4.4. Đánh giá mô hình và phương pháp đề xuất
    • 4.4.1. Phân tích khía cạnh lý thuyết
    • 4.4.2. Đánh giá về kỹ thuật lập mô hình
    • 4.4.3. Đánh giá bằng thực nghiệm
      • 4.4.3.1. Phạm vi 1 phòng chờ
      • 4.4.3.2. Phạm vi bốn phòng chờ (sảnh khởi hành)
  • 4.5. Kết chương

• KẾT LUẬN

• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ