基于BDIAgent的CGF主体行为建模理论与技术研究

CGF 建模技术是近年来随着先进分布仿真和人工智能技术发展而兴起的一门新 的仿真建模领域。它的突出特点是利用计算机来代替真实的作战训练人员和武器装 备,再现其在真实系统中的角色和职能,从而能够极大地降低训练费用和组织联合 训练的难度。CGF 建模包括环境建模、物理建模和行为建模。环境建模给 CGF 提供 一个虚拟战场;物理建模为 CGF 提供逼真的外观,使其与真实兵力“形似”;而行 为建模则是对 CGF 的内部思维活动建模,使其与真实兵力“神似”,是 CGF 建模技 术的核心和难点。 建立 CGF 的行为模型不同于原有的物理建模,要面对大量不确定且难以形式化 的因素,涉及行为的推理、决策和知识学习等方面的内容,实现难度很大。目前 CGF 的行为模型集中在简单的反应式行为层次上,高级智能行为涉及不多,且多采用专 家系统形式实现。同时 CGF 的行为不是由 CGF 自身控制,系统耦合紧。 基于以上的背景,本文结合一个具体的应用项目运用 BDI agent 技术从个体的层 面上深入研究 CGF 主体的行为建模理论及技术。论文的主要思路可分为三个层次: 一是将 CGF 主体的行为分为内在行为和外在行为,并认为 CGF 主体的外在行为输 出是基于其内在行为的。二是将 CGF 主体的内在行为表示分为理性行为模型和行为 差异模型,并认为 CGF 主体的内在行为是由 CGF 主体的理性行为模型决定,但受 行为差异模型影响。三是将 CGF 主体的理性行为进一步分为感知行为、决策行为和 学习行为。 论文的主要工作包括: 1.对计算机生成兵力和行为建模技术的基础理论进行了综述。 2.从总体上描述了 CGF 主体的行为产生机制和行为表示方法。通过信念、愿 望和意图及其相互关系来分析说明 CGF 主体的内在行为的产生过程,形式化地阐述 CGF 主体的外在行为输出的内在机理;提出一种表示外在行为的输出框架,并定义 一组基于行为输出框架的行为运算,以此将一个意图分解为一系列元行为。 3.建立了 CGF 主体感知行为的描述性模型和可计算模型。这样既描述了感知 行为的产生过程,同时保证建立在描述性模型之上的可计算模型能应用于自治的仿 真环境中。 4.建立了 CGF 主体的决策行为模型,着重分析了决策的风险特性和时间特性。 分析了加入感知行为后,对决策行为复杂性的影响;提出了一种不确定型决策方法 III 用于处理不完全感知信息对决策行为的影响。 5.在 CGF 主体的行为模型加入学习行为,分析了 CGF 主体学习行为框架,和 在该框架下实现学习的两种方式:离线学习和在线学习。建立了各自的学习模型, 并进行了形式化描述,给出了各自的学习算法。 6.从个体的角度研究影响 CGF 主体理性行为的若干重要行为因素,并探讨其 在作战仿真中的应用。根据行为科学和心理学的研究成果,分析了影响 CGF 主体行 为的各种主要因素,探讨了应用上述定性分析的结果建立行为因素影响 CGF 主体行 为输出的行为差异模型。 7.研究了构造仿真系统中仿真成员的行为建模问题。以通信对抗仿真训练系统 为背景,描述 CGF 主体的行为建模实现方法。 本文认为,建立 CGF 主体的行为模型是构造 CGF 系统的核心和难点所在。Agent 技术具有良好的自治性、自主性、反应性和社会性等特点,能够用来解决传统的人 工智能所不能解决的环境适应性、信息不完全性等问题,比较适合建立 CGF 主体的 行为模型。CGF 主体的内部行为是由信念、愿望、意图和知识等内在状态决定的, 通过感知、决策、学习等内在行为产生的;CGF 主体的行为输出是由理性行为模型 决定,但受各种内外部行为因素影响。随着对 CGF 主体行为建模的进一步深入研究, 必将促进计算机生成兵力技术和仿真建模技术的进一步发展,并使计算机生成兵力 成为军事仿真训练的有力工具。