Моделі та методи контролю полігрупових конфліктів інтересів в середовищі мультиагентної мережі розподіленої системи інтелектуальних агентів

Abstract

Якщо енергетичні ресурси представляють собою надмірну цінність для групи агентів розподіленої системи, то виникає логічне питання, яким чином провести ефективний розподіл ресурсів з метою задовольнити потреби кожного агента та виконати розподіл ощадливо, щоб не перевиснажити запаси? Подібна задача має не тривіальне рішення. Наша робота базується на таких моделях, що були досліджені будучи натхненими природними формами існування групових біологічних істот. Об'єктом дослідження є інтелектуальні розподілені системи. Предметом дослідження є процес самоорганізації інтелектуальних агентів у цілісну розподілену систему, що мають спільні інтереси та дослідження ефективних стратегій вирішення виникаючих конфліктних ситуацій між агентами. Актуальність даної роботи. Без енергетичних ресурсів неможливе існування того чи іншого біологічного виду на планеті, а одже баланс і розподіл енергії має ключове значення. Електроенергія зараз є дефіцитним ресурсом – питання про пріоритетність розподілу між різними групами агентів розподіленої мережі є задачею не тільки енергетиків, а і математиків та економістів. Вода, людські ресурси, механічні засоби спільного користування та інше – можуть виступати спірним або конфліктним ресурсом для декількох агентів, котрі потрібно вирішувати. Мета даної роботи проаналізувати та синтезувати актуальні знання за тематикою дослідження в нові підходи-стратегії організації інтелектуальних агентів розподілених систем та сформувати ідеї, гіпотези, спостереження та експериментально-отримані дані, методи та підходи вирішення конфліктних ситуацій між агентами у текстово-графічну технологію для подальшого формування математичної моделі. Основна ідея роботи. Полягає у формуванні нової методики-стратегії урегулювання полігрупових конфліктних ситуацій у розподілених системах, що потенційно дасть можливість до вивільнення і перенаправлення додаткових ресурсів на досягнення кінцевої мети. Використані методи. Науковий експеримент, аналіз та синтез, методи порівняння та аналогій, метод моделювання та прототипування, абстракція та конкретизація, спостереження. Отримані результати: проаналізовано та синтезовано наукові матеріали області даного дослідження в локанічні знання; проведено аналіз тактико-стратегічних прийомів вирішення конфліктних ситуацій в контексті мультиагентних систем; сформовано нові знання у вигляді текстово-графічної технології; розглянуто можливі постановки задачі на вербальному рівні для вирішення конфліктних ситуацій вирішення міжгрупового конфлікту на прикладі координації інтелектуальних агентів вовчої зграї. Отримала подальший розвиток. Концепція та сама ідея врегулювання конфліктних ситуацій на основі математичного апарату в задачах моделювання та оптимізації використання ресурсних показників в контексті полі групової взаємодії агентів розподіленої інтелектуальної мережі на прикладі організації вовчої зграї; концепція пошуку ефективного рішення N-вимірної дилеми в'язнів. Наукова новизна. У даній роботі запропоновано вирішувати N-вимірну дилему в'язнів із використанням алгоритмічної методики контрольованого полі-групового конфлікту на основі метаевристичного алгоритму ройового інтелекту зграї сірих вовків (GWO). Модель алгоритму зграї сірих вовків стало можливим перенести на N-вимірну постановку задачі про дилему в'язнів завдяки тому, що здатність діяти окремого агента-вовка, як незалежного індивіда та впливати на загальний результат кооперації вовків однієї зграї і є прототипом моделі гри, котру уособлює собою "N-вимірна дилема в'язнів". Таким чином, кожен агент-вовк здатен впливати на рівень ефективності прийняття рішень вожаком його зграї, котрий уособлює собою гравця "N-вимірної дилеми в'язнів", котрий намагається максимізувати свій (зграї) виграш на площині пошуку рішень. Практичне значення. Запропоновані методи, моделі та методики можна використовувати в прикладних задачах економічного розрахунку ефективності підприємств, у задачах математичного моделювання пошуку балансу та ефективного розподілу ресурсів, в задачах пошуку та виявлення і оточення динамічних цілей в N-вимірних середовищах досягаючи ефективного показника фітнес-функції навіть на багато-екстримальних оптимізаційних функціях, в задачах ощадливого розподілу та споживання ресурсів. Висновки. Було виконано визначені у меті завдання та створено текстово-графічну технологію для подальшого формування математичної моделі вирішення задачі полігрупового конфлікту мультиагентної системи.

If energy resources represent an excessive value for a group of agents of a distributed system, then a logical question arises: how to effectively allocate resources in order to satisfy the needs of each agent and to distribute them sparingly so as not to overexhaust reserves? Such a problem has a non-trivial solution. Our work is based on such models that were studied, inspired by the natural form of existence of group biological beings. The object is intelligent distributed systems. The subject is the process of self-organization of intelligent agents into a holistic distributed system that has common interests and the study of effective strategies for resolving emerging conflict situations between agents. Relevance of the work. Without energy resources, the existence of a particular biological species on the planet is impossible, and therefore the balance and distribution of energy is of key importance. Electricity is currently a scarce resource – the question of the priority of distribution between different groups of agents of a distributed network is a task not only for energy engineers, but also for mathematicians and economists. Water, human resources, mechanical means of shared use, etc. can act as a controversial or conflicting resource for several agents that need to be resolved. The goal of this work is to analyze and synthesize current knowledge on the topic of research into new approaches-strategies for organizing intelligent agents of distributed systems and to form ideas, hypotheses, observations and experimentally obtained data, methods and approaches for resolving conflict situations between agents into text-graphic technology for further formation of a mathematical model. The main idea consists in forming a new methodology-strategy for resolving multi-group conflict situations in distributed systems, which will potentially allow for the release and redirection of additional resources to achieve the ultimate goal. Methods used. Scientific experiment, analysis and synthesis, methods of comparison and analogy, modeling and prototyping method, abstraction and concretization, observations. Results obtained: scientific materials in the area of this research were analyzed and synthesized into local knowledge; an analysis of tactical and strategic methods for resolving conflict situations in the context of multi-agent systems was conducted; new knowledge was formed in the form of text-graphic technology; possible problem statements were considered at the verbal level for resolving conflict situations and resolving intergroup conflict using the example of coordination of intelligent agents of a wolf pack. Further developed. The concept and the very idea of resolving conflict situations based on the mathematical apparatus in the problems of modeling and optimizing the use of resource indicators in the context of multi-group interaction of agents of a distributed intelligent network using the example of organizing a wolf pack; the concept of finding an effective solution to the N-dimensional prisoner's dilemma. Scientific novelty. In this work, it is proposed to solve the N-dimensional prisoner's dilemma using the algorithmic method of controlled multi-group conflict based on the metaheuristic algorithm of the swarm intelligence of a pack of gray wolves (GWO). The algorithm model of a pack of gray wolves has become possible to transfer to the N-dimensional formulation of the prisoners' dilemma problem due to the fact that the ability of an individual wolf agent to act as an independent individual and influence the overall outcome of cooperation of wolves in one pack is the prototype of the game model, which is represented by the "N-dimensional prisoners dilemma". Thus, each wolf agent is able to influence the level of decision-making efficiency of the leader of his pack, who represents the player of the "N-dimensional prisoners' dilemma", who tries to maximize his (the pack's) gain on the solution search plane. Practical significance. The proposed methods, models and techniques can be used in applied problems of economic calculation of enterprise efficiency, in problems of mathematical modeling of finding balance and effective allocation of resources, in problems of searching and identifying and surrounding dynamic goals in N-dimensional environments, achieving an effective fitness function indicator even on multi-extreme optimization functions, in problems of economical allocation and consumption of resources. Conclusions. The tasks specified in the objective were fulfilled and a text-graphic technology was created for the further formation of a mathematical model for solving the problem of polygroup conflict of a multiagent system.