精选
||
目前,从复杂系统、群体智能与人机协同深度融合的角度分析,单纯的分布式智能体系依然存在局部与整体、事实与价值难以统筹兼顾等缺点,弥聚式群体智能或将是人机环境系统智能的终极形态。从已有研究来看,弥聚式群体智能的核心在于“弥散—聚合”的动态平衡机制,弥散强调个体智能体的自主性与分布式感知,避免信息过载与中心化僵化;聚合则通过共识算法、动态权重调节等手段,实现群体层面的决策涌现与协同优化。这种机制不仅突破了传统AI“集中式计算”或“完全分布式”的二元对立,还引入了“态-势-感-知”四维动态权重模型,使系统能够根据情境实时调整理性与感性、个体与群体、短期与长期之间的张力。例如,在危机决策中,“感”的权重可能突增,而在战略规划中,“势”的权重则更高。
更进一步,弥聚式群体智能通过“1+1=2”与“1+1≠2”的辩证协同,实现了线性计算与非线性算计的统一,从而构建出超越个体智能叠加的超级智能生态。这种生态不仅融合了人类的直觉、经验与伦理判断,也整合了机器的计算能力与感知广度,最终形成一种“人机共生、环境协同”的演化型计算计智能系统。因此,从理论深度、技术可行性与系统演化趋势来看,弥聚式群体智能具备成为人机环境系统智能终极形态的潜力。它不仅是技术的集成,更是对复杂性、不确定性和价值观动态平衡的认知范式重构。
一、“弥聚式群体智能”与“人机环境系统智能”的概念界定
要理解二者的关系,需先明确核心概念的内涵。弥聚式群体智能是一种分布式与集中式动态平衡的群体智能形态,强调个体智能的“弥散”(Decentralization,如每个智能体自主感知、决策)与群体智慧的“聚合”(Aggregation,如通过信息交互涌现全局优化策略)的统一。其核心特征是“个体自主、群体协同”,既保留了个体的灵活性,又通过群体交互实现了单一智能体无法完成的复杂任务。
人机环境系统智能是指人类、机器、环境三大要素通过动态交互与协同,涌现出的系统级智能。其本质是“人-机-环境”三元协同的复杂系统,核心目标是实现“1+1+1>3”的整体效能,而非单一要素的最优。
二、弥聚式群体智能的理论支撑
1. 人机环境系统智能的“终极形态”需解决的核心矛盾
人机环境系统智能的核心挑战是“个体与群体的平衡”,若过度强调“集中式”(如单一中心控制),则会导致系统鲁棒性差(中心节点故障则整体崩溃)、灵活性低(无法适应动态环境);若过度强调“分布式”(如完全自组织),则会导致系统协同效率低(个体间信息交互成本高)、目标一致性差(无法形成全局优化)。弥聚式群体智能通过“弥散-聚合”的动态平衡,恰好解决了这一矛盾——个体保留自主性,群体实现协同性,为人机环境系统智能提供了最优的协同模式。
2. 符合复杂系统的演化规律
根据复杂系统理论,复杂系统的演化趋势是从“简单个体”到“复杂群体”,从“无序”到“有序”,最终实现“涌现性”(Emergence,即群体行为超越个体之和)。弥聚式群体智能的本质是复杂系统的“自组织-自适应”演化结果,自组织是个体通过简单规则(如“邻近原则”“品质原则”)交互,无需中心控制即可形成群体结构;自适应是群体能根据环境变化(如任务需求、资源约束)动态调整策略,实现全局优化;涌现性是群体的“弥散-聚合”行为涌现出超越个体的智能,如无人机集群的协同侦察、人机协同的智能决策。
3. 人机环境系统智能的“终极形态”需满足的“三大条件”
条件1:支持“人-机-环境”三元协同。弥聚式群体智能的“个体”可扩展为“人、机器、环境”(如人类决策者、智能机器人、物理环境传感器),通过“弥散-聚合”实现三元交互。例如,在智能工厂中,工人(人)、工业机器人(机器)、环境传感器(环境)通过弥聚式群体智能协同,实现产线的动态优化。
条件2:实现“动态平衡”的智能涌现。弥聚式群体智能的“弥散”(个体自主)与“聚合”(群体协同)是动态平衡的——当环境稳定时,群体倾向于“聚合”(集中式决策,提高效率);当环境变化时,群体倾向于“弥散”(分布式决策,提高鲁棒性)。这种动态平衡为人机环境系统智能提供了自适应能力。
条件3:具备“可持续进化”的能力。弥聚式群体智能的“个体”(人、机器)能通过交互学习(如人类向机器传递经验、机器向人类反馈数据),实现系统级的持续进化。例如,在智能医疗中,医生(人)、诊断AI(机器)、患者数据(环境)通过弥聚式群体智能协同,不断优化诊断策略,提升医疗效率。
三、“弥聚式群体智能是人机环境系统智能终极形态”的技术演进支撑
1. 技术框架
根据人机环境系统智能矩阵理论,弥聚式群体智能的技术框架是“个体-群体-系统”三级递进,个体层内每个智能体(人、机器)具备自主感知(如传感器、视觉)、决策(如AI算法、人类经验)能力;群体层通过“弥散-聚合”机制(如信息交互、任务分配)实现群体协同,涌现全局策略;系统层
将群体智能与“人-机-环境”三元要素融合,实现系统级的智能优化(如智能城市的交通调度、智能工厂的产线优化)。
2. 关键技术
弥聚式群体智能的实现依赖以下关键技术,这些技术均为人机环境系统智能的前沿方向。首先是分布式感知与决策,即通过传感器网络(如环境传感器、机器人传感器)实现分布式感知,通过AI算法(如强化学习、联邦学习)实现分布式决策;其次是动态协同机制,通过“弥散-聚合”的动态平衡(如任务分配的“中心化-分布式”切换),实现群体协同的高效性;还有人机交互技术,通过自然语言处理(NLP)、多模态交互(如视觉、触觉)实现“人-机”高效交互,通过“人-机”协同学习实现系统进化;最后是环境自适应技术,通过环境传感器(如温度、湿度、光照)实现环境感知,通过AI算法(如自适应控制)实现系统对环境的自适应。
2025年,弥聚式群体智能已在人机环境系统中得到广泛应用,验证了其“终极形态”的合理性。智能工厂中人形机器人群体智能通过弥聚式群体智能,实现了“协同分拣、协同搬运、精密装配”等多任务协同。其中,“弥散”表现为每个机器人自主感知(如3D视觉、力觉),“聚合”表现为群体通过信息交互(如跨场域纯视觉感知)实现任务分配,最终涌现出“产线级智能”,提升了工厂的生产效率。智能医疗中人机协同诊断系统(如医生+AI)通过弥聚式群体智能,实现了“人类经验+机器数据”的协同。其中,“弥散”表现为医生(人)的自主诊断(基于经验),“聚合”表现为AI(机器)通过分析大量医疗数据(如病历、影像)提供诊断建议,最终涌现出“精准诊断智能”,提升了诊断的准确率。智能城市中智慧空间AI(如智能交通系统)通过弥聚式群体智能,实现了“交通信号灯+车辆+行人”的协同。其中,“弥散”表现为每个交通参与者(车辆、行人)的自主决策(如车辆选择路线、行人过马路),“聚合”表现为交通信号灯通过感知(如摄像头、雷达)实现动态调整,最终涌现出“交通优化智能”,缓解了城市交通拥堵。
四、弥聚式群体智能的未来发展趋势
未来,弥聚式群体智能将向“多模态融合”方向发展,即融合视觉、听觉、触觉、味觉等多模态信息,提升系统的感知与决策能力。在智能机器人中,融合视觉(3D感知)、听觉(语音识别)、触觉(力觉)实现“类人”感知,提升与人类的交互体验。
弥聚式群体智能将从工业领域(如智能工厂)扩展到全场景(如智能医疗、智能城市、智能家庭),成为“人机环境系统”的核心支撑。在智能家庭中,弥聚式群体智能可实现“家电+人类+环境”的协同(如空调根据人类体温调整温度、灯光根据人类活动调整亮度),提升家庭生活的舒适度。
弥聚式群体智能的发展将更加强调“人类中心”,即确保系统的发展符合人类的价值观(如隐私保护、公平性、可持续性)。例如,在智能诊断系统中,通过“人机协同”确保AI的建议符合医生的伦理判断(如不歧视患者),在智能交通系统中,通过“弥散-聚合”确保交通优化的同时保障行人的安全。
五、结论
综上所述,弥聚式群体智能做为人机环境系统智能的终极形态,其核心逻辑是弥聚式群体智能的“弥散-聚合”动态平衡,解决了人机环境系统智能的“个体与群体”核心矛盾;符合复杂系统的“自组织-自适应”演化规律,为人机环境系统智能提供了“终极协同模式”;许多研究成果如智能工厂、智能医疗、智能城市等案例验证了其“终极形态”的合理性。未来,随着技术的进一步发展(如多模态融合、全场景覆盖),弥聚式群体智能将成为“人机环境系统智能”的核心支撑,推动人类社会进入“智能协同”的新纪元。

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )
GMT+8, 2025-12-31 13:12
Powered by ScienceNet.cn
Copyright © 2007- 中国科学报社