群集行为控制的理论与实验研究

群集行为一般指由大量个体组成的群体自发产生的整体层面上和谐有序的集体行为。这种行为不是基于某一个体的统一指挥调度，而是基于个体之间的互相参照和影响，以及个体对所处局部环境的响应自发形成的，是典型自组织行为。群集行为的研究既可解释自然或社会中很多典型的群体现象，又可在很多工程技术领域加以应用，具有重要理论研究意义和实际应用价值。.本项目首先建立复杂环境下群集行为的自治动力学模型，研究群集行为的稳定性和动态品质；其次以群体作为受控对象，引入一些人工个体作为控制器，建立群集行为的受控动力学模型，研究模型的控制性能。这些控制个体既要遵从群体的行为准则以获得群体认同，又可以接受外部指令，产生一些受控行为；再次，编写仿真软件进行仿真实验；最后，研制新型仿生机器鱼，混入真实鱼群，进行群集行为控制的物理实验研究，验证所得理论结果。

本项目总体上顺利完成。在本项目中，我们首先建立了若干种复杂环境下群集行为的自治动态模型。接着，我们以演化博弈论为基本工具研究了所建模型的动态性能和演化稳定性，给出了多种促进群集整体性行为——合作涌现的条件和机制，包括系统惯性、随机相遇、邻居动态增长、行为策略多样化、基于小团体的惩罚、行为策略与通讯结构共演化等。基于网络化多智能系统理论框架，我们研究了群集行为的若干控制问题，比如一致性控制和包含控制。分别给出了若干保证系统实现一致性或包含控制的充分性和必要性条件。我们还研发了一个多仿生机器鱼协作仿真软件，用于进行多个体的协作控制的模拟实验。我们还研发了多款仿生机器鱼原型样机，初步进行了机器鱼和真实鱼群的混合控制实验。项目组已经发表了12篇SCI收录的国际期刊论文，11篇EI收录的会议论文。2个博士生和2个硕士生获得了学位。