《網路環境下基於群體智慧型方法的虛擬機協同平台研究》是依託上海交通大學，由管海兵擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：網路環境下基於群體智慧型方法的虛擬機協同平台研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：管海兵
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
基於大規模計算節點構建計算模型成為當今計算機科學的一個挑戰。與傳統人工智慧提出的Multi-Agent模型有所區別，群體計算理論起源於群體生物社會的行為研究 ，強調單體與環境以及單體之間的局部自適應，並於本世紀初通過算法仿真驗證了利用其求解如旅行家問題等經典計算科學問題的有效性。但群體智慧型的並行化、松耦合計算模型和現有基於馮諾伊曼結構的串列化、集中式體系結構不能無縫匹配，難以實現真正實際的高效原型。本課題將基於虛擬機和動態翻譯技術，建立群體計算的高層形式化並行語義模型，通過軟硬體協同方法重新設計虛擬機軟體，將語義模型透明自動地轉化到基於馮諾伊曼結構設計的物理無線移動節點群協同高效執行。以地圖探索問題為典型示範，對任務分配策略、信息素的模擬、目標區域覆蓋進行深入研究，驗證該平台面向群體計算的有效性，實現多機器人協作地圖構建，並為進一步的群體智慧型研究建立堅實的基礎原型平台。
結題摘要
本課題針對網路環境下的計算節點之間的協同問題，開展了群體智慧型和虛擬化等兩方面的研究工作。其中：（一）通過虛擬化技術，抽象網路環境、計算模型中的各類資源和對象；並針對網路環境的複雜性和動態性，設計和實現了動態二進制翻譯的實現框架。（二）基於群體智慧型的計算模型描述一些典型的協同套用，如地圖探索等，並對相關的具體問題及算法工作開展了深入的研究。 課題的研究成果反映為以下幾個方面： （1）群體機器人網路環境：該網路環境包含幾十～幾百個具有移動、無線通訊和有限計算能力的節點，系統的軟硬體設計、通訊協定皆為自主開發，具有自主智慧財產權的研究內容包括：節點系統的設計與實現、自主充電站系統、基於監控的軌跡提取系統、基於ZigBee的多通道並發通訊協定等； （2）基於虛擬化技術的網路化計算環境：設計了獨特的條件代碼最佳化、浮點運算等技術的實現方法；提出了針對跳轉、超級塊構建、暫存器分配效率等問題的算法實現；此外，還開展了基於二進制翻譯平台的安全檢測、基於網路化瘦客戶端的翻譯機制等方面的研究工作； （3）基於網路的協同化套用的研究：針對經典的，如定位、探索、圖形編排等群體協同任務，提出了基於局部信息的定位算法、基於群體智慧型（如PSO算法）的地圖生成算法等；並對定位、部署、聚集等關鍵問題開展了深入的研究。其中，地圖探索、圖形生成等演示系統曾在國際會議等各類場合獲得榮譽。 總體上，課題小組經過多年的研究和開發： （1）構建了一個包含幾十個移動智慧型節點的群體網路計算環境。基於該環境，已開展了如地圖探索等套用的研究； （2）開發了一系列基礎工具和系統設施，如節點單元、自主充電站、軌跡提取系統等； （3）構建了相應的性能評測和分析平台，如基於Play-Stage的仿真運行環境、自主開發的性能分析軟體等； （4）深入開展了針對群體智慧型關鍵問題的研究，如定位、探索等。 截至項目結題，課題組已畢業博士生2名、碩士生15人；通過發表論文（27篇）、碩士學位論文（15篇）、專利申請（13份）、軟體著作權（4項）的方式，課題組成員曾獲得寶鋼優秀教師（2010）、全國大學生挑戰杯特等獎（2011）（學生、指導教師皆為課題組成員）等榮譽。
