1、背景與意義

計(jì)算模式主要經(jīng)歷了主機(jī)時(shí)代、PC時(shí)代和網(wǎng)絡(luò)計(jì)算時(shí)代（分布式計(jì)算、網(wǎng)格計(jì)算、云計(jì)算等），網(wǎng)絡(luò)計(jì)算主要強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)互聯(lián)和計(jì)算能力共享。隨著智能終端和無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前很多設(shè)備具有了感知能力，同時(shí)智能處理能力也得到提升，萬(wàn)物皆具有智能，如何有效利用萬(wàn)物智能，做到感知能力、計(jì)算能力、控制能力的高效協(xié)同，最終形成更強(qiáng)的智能，這是群智計(jì)算的根本出發(fā)點(diǎn)。

群智計(jì)算是人機(jī)物融合萬(wàn)物智能互聯(lián)時(shí)代的使能技術(shù)。人類(lèi)群體、信息空間及萬(wàn)物實(shí)體正在實(shí)現(xiàn)廣泛和深度的互聯(lián)，人類(lèi)進(jìn)入人機(jī)物三元融合的萬(wàn)物智能互聯(lián)時(shí)代。尤其是物聯(lián)網(wǎng)和人工智能的融合發(fā)展，使得人類(lèi)群體攜帶的移動(dòng)設(shè)備、廣泛部署的物聯(lián)網(wǎng)、形態(tài)多樣的互聯(lián)網(wǎng)等實(shí)現(xiàn)智能連接，打破了三元空間的信息隔離，人機(jī)物融合萬(wàn)物智能互聯(lián)成為可能。其中，如何實(shí)現(xiàn)人、機(jī)、物要素（即智能體）彼此激發(fā)和跨域協(xié)同是關(guān)鍵問(wèn)題之一。群智計(jì)算是面向人機(jī)物融合環(huán)境的群體智能計(jì)算，旨在構(gòu)建一種跨空間異質(zhì)智能體新型協(xié)同計(jì)算范式，其模型、方法及平臺(tái)是支撐人機(jī)物三元融合與智能互聯(lián)的關(guān)鍵使能技術(shù)。

2、群智計(jì)算內(nèi)涵

群智計(jì)算作為一種面向人機(jī)物融合環(huán)境異質(zhì)智能體的新型協(xié)同計(jì)算范式，旨在利用人機(jī)物異質(zhì)智能體資源的互補(bǔ)性、能力的差異性、彼此間的協(xié)作性和競(jìng)爭(zhēng)性，探索和研發(fā)群體智能感知與認(rèn)知、群體智能協(xié)同與聚合、群體智能學(xué)習(xí)與演化等基本機(jī)理、計(jì)算模型、核心算法及系統(tǒng)平臺(tái)，為構(gòu)建具有自組織、自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)和自演化能力的群智空間提供支撐。群智計(jì)算其核心在于“群”（無(wú)人機(jī)、無(wú)人車(chē)、機(jī)器人群體或其混合組成群體）和“智”（感知能力、自主智能），區(qū)別于傳統(tǒng)的計(jì)算設(shè)備，群智體具有移動(dòng)性、動(dòng)作性、群體性和交互性，環(huán)境和任務(wù)更加復(fù)雜多變，需要從系統(tǒng)層面提出硬件架構(gòu)、軟件支撐、算法框架等相結(jié)合的全棧式解決方案。構(gòu)建以“群智芯片、群智操作系統(tǒng)、群智算法框架”為核心的泛在群智計(jì)算系統(tǒng)，是未來(lái)計(jì)算需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

3、群智計(jì)算特征

群智計(jì)算以異質(zhì)智能體有機(jī)融合為基礎(chǔ)，以提升個(gè)體和群體的多維能力為目標(biāo)，通過(guò)協(xié)作增強(qiáng)群體智能優(yōu)勢(shì)。本領(lǐng)域研究不僅涉及計(jì)算理論、人工智能和網(wǎng)絡(luò)科學(xué)，而且與認(rèn)知學(xué)、生物學(xué)、社會(huì)學(xué)等密切相關(guān)，具有鮮明的多學(xué)科融合特性。具體而言，群智計(jì)算具有三個(gè)主要特征：

1）跨域交織性——萬(wàn)物智聯(lián)使得社會(huì)、信息、物理三元空間不僅有序連接而且彼此深度交織，形成跨域共融的智慧空間；

2）行為多樣性——共存于跨域空間之中的異質(zhì)智能體具有移動(dòng)、動(dòng)作、合作、競(jìng)爭(zhēng)、博弈等多樣化行為；

3）場(chǎng)景適應(yīng)性——群智計(jì)算模型及其系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)需要適應(yīng)不同應(yīng)用領(lǐng)域和場(chǎng)景，具有自主演化、動(dòng)態(tài)適配等能力。

4、群智計(jì)算挑戰(zhàn)

群智計(jì)算在機(jī)理、模型、方法、平臺(tái)等層面面臨新的挑戰(zhàn)，主要包括以下三個(gè)方面：

1）群智涌現(xiàn)的非確定性 異質(zhì)智能體跨域交織，群智體的相互作用、關(guān)系和群智聚集結(jié)果呈現(xiàn)不確定性，難以滿足群智計(jì)算的確定性需求，需要發(fā)掘群智涌現(xiàn)機(jī)理并構(gòu)建確定性模型或規(guī)則以實(shí)現(xiàn)對(duì)群智涌現(xiàn)結(jié)果的有效調(diào)控。

2）群智計(jì)算的可演化性 異質(zhì)群智體能力差異、計(jì)算場(chǎng)景復(fù)雜多變，需要構(gòu)建自適演化的群智計(jì)算模型及其形式化驗(yàn)證方法，以實(shí)現(xiàn)群智體互補(bǔ)性資源/能力的協(xié)同調(diào)度與效能增強(qiáng)。

3）群智質(zhì)量的可保障性 異質(zhì)群智體動(dòng)態(tài)聚集且群智服務(wù)需求個(gè)性多樣，導(dǎo)致群智協(xié)作認(rèn)知和決策準(zhǔn)確性、完整性等參差不齊，需要設(shè)計(jì)相適應(yīng)的量化評(píng)估體系與方法，以有效支撐高質(zhì)量的群智計(jì)算服務(wù)。

5、核心科學(xué)問(wèn)題與關(guān)鍵技術(shù)

(1)群智涌現(xiàn)機(jī)理——探索群智涌現(xiàn)的內(nèi)在因素，發(fā)掘群智涌現(xiàn)的機(jī)理，為群智計(jì)算范式與模型構(gòu)建奠定理論基礎(chǔ)；在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探索異構(gòu)群智體在交互、協(xié)作、競(jìng)爭(zhēng)、博弈過(guò)程中的智能演進(jìn)模式，形成新的群智體演化學(xué)習(xí)指導(dǎo)理論。

(2)群智計(jì)算模型——構(gòu)建群智計(jì)算核心要素、關(guān)鍵角色、典型關(guān)系的抽象模型，研究群體行為的自組織、自適應(yīng)、自演化表示方法；建立異構(gòu)群智體融合計(jì)算新范式及其協(xié)作算子與機(jī)制，完成群智計(jì)算模型的形式化驗(yàn)證。

(3)群智計(jì)算算法及其架構(gòu)——研究和設(shè)計(jì)分布式協(xié)作認(rèn)知、異構(gòu)群智體協(xié)同計(jì)算、多元角色協(xié)作決策優(yōu)化等群智計(jì)算核心算法；面向不同泛在計(jì)算場(chǎng)景，設(shè)計(jì)適應(yīng)群智算法的新型群智計(jì)算架構(gòu)及其動(dòng)態(tài)適配策略和機(jī)制。

(4)群智計(jì)算操作系統(tǒng)——探索群智計(jì)算操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)研究異質(zhì)資源統(tǒng)一表示與管理、群智任務(wù)自組織調(diào)度與協(xié)同、場(chǎng)景驅(qū)動(dòng)自適應(yīng)服務(wù)與質(zhì)量保障等方法，為群智計(jì)算應(yīng)用提供統(tǒng)一的管理和交互平臺(tái)。例如，西北工業(yè)大學(xué)研發(fā)的CrowdOS操作系統(tǒng)是典型的群智計(jì)算操作系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)：