Лекція 1. Предмет і задачі ТКП. Основні ідеї та визначення.
1.1. Предмет і задачі теорії колективної поведінки (ТКП).
1.1.1. Теорія колективної поведінки = Multiagent Systems.
1.1.2. Основні теорії в яких бере свій початок ТКП:
Теорія систем (системотехніка, Уільям Ешбі, Норберт Вінер). Властивості складних систем: унікальність(не існує аналогів), непередбачуваність (неможливо побудувати діючу модель), цілеспрямованість поведінки. Складні системи( розподілені системи (характеризуються слабкими зв’язками між елементами).
Теорія автоматів + теорія ігор. З поєднання цих двох підходів виникли такі напрямки колективи автоматів, ігри автоматів (Поспелов Д.А., Варшавський В.И.).
Штучний інтелект ( розподілений штучний інтелект.
Від теорії систем запозичена методологія та основні (базові) принципи побудови систем, від теорії автоматів і теорії ігор запозичений математичний апарат, від штучного інтелекту – ідеї та принципи колективної поведінки.
1.1.3. Сучасні комп’ютерні системи розвиваються дуже стрімкими темпами. Результат – над велике ускладнення таких систем. Більшість сучасних комп’ютерних систем запрограмовані на вирішення конкретних задач. Якщо перед такою системою виникне нова (непередбачена розробником) задача, то КС буде неспроможна її вирішити, оскільки не буде мати відповідної програми. Способи подолання
Створення КС, здатних діяти самостійно (підвищення оперативності управління).
Створення КС, які вміють самостійно навчатися (долати нестачу інформації / невизначеність)
Створення КС, які здатні діяти узгоджено та цілеспрямовано без централізованого управління.
1.1.4. Основна мета ТКП – створення складних систем здатних самостійно вирішувати задачі без попереднього програмування (інструктажу) людиною за умов нестачі інформації та швидких змін в оточенні системи. Предметом ТКП є принципи і методи побудови таких систем. Основні задачі ТКП:
Дослідження співвідношення децентралізованого і централізованого управління
Дослідження питань про однорідність та неоднорідність колективної поведінки
Дослідження співвідношення співпраці та суперництва в колективі агентів. (співвідношення індивідуальних та колективних виграшів(інтересів))
Дослідження колективних моделей реальності(колективне знання)
Питання колективного прийняття рішень(голосування)
Питання спілкування (інформаційної взаємодії) колективних агентів. Мови спілкування агентів
1.2. Інтелектуальна система (агент).
1.2.1. Агент (agent) – це сутність, що діє самостійно, але за чиїмось дорученням. "Агентність" (agency) – здатність діяти за власною ініціативою (здатність приймати та реалізувати рішення) > “дієвість”. Інтелектуальна система (агент) – це комп’ютерна система, яка розміщена в деякому середовищі (рис.1) і яка здатна діяти в цьому середовищі автономно (самостійно) для досягнення цілей, які проставлені перед нею її розробником. Послідовність дій агента, спрямованих на досягнення поставленої мети (під впливом середовища), будемо називати його поведінкою.


Рис.1. Взаємодія агента с середовищем.
1.2.2. Колектив або багатоагентна система (multiagent system) – це набір інтелектуальних систем (агентів), які діють разом для досягнення спільних цілей (рис.2). N – кількість агентів в колективі. Центр/користувач – той хто віддає накази (ставить задачі) колективу.


Рис.2. Взаємодія колективу с середовищем.
1.3. Поняття функціональної цілісності. Принцип колективної дії.
Елемент (частина) системи – агент. Система – колектив агентів (багатоагентна система).
1.3.1. Функціональна цілісність системи передбачає такий тип внутрішньої взаємодії її елементів(частин) при якому властивості цілого(тобто всієї системи) не можна звести до суми властивостей елементів (Уільям Ешбі).
1.3.2. Емерджентність (emergence - виникнення) – виникнення (в динаміці) якісно нових властивостей при поєднанні елементів в систему.
1.3.3. Принцип колективної дії (гіпотеза про перевагу колективної дії над індивідуальною [за певних умов]) – колективними діями можна досягнути більших результатів ніж індивідуальними.
1.4. Поняття елементарного поведінкового акту. Гіпотеза М.Л. Цетліна про простоту.
1.4.1. (з точки зору індивідуальної поведінки агента) Уільям Ешбі: Вирішення задач людиною завжди зводиться до вибору одного варіанту з багатьох можливих. Майже кожну поведінкову задачу (що робити?), яку вирішує людина, можна звести до формули: "Вкажіть один елемент з деякої множини". З віком людина навчається як найкраще вирішувати задачу цілеспрямованого вибору.
1.4.2. Клод Шенон (приклад): "Повідомлення про машину, що вирішує лабіринтру задачу". Миша Шенона (знайти найкоротший шлях виходу з лабіринту – метод спроб та помилок): елементарний поведінковий акт: в який коридор лабіринту повертати (Т-лабіринт), складна поведінка (сукупність елементарних поведінкових актів): проходження лабіринту.
1.4.3. Основна проблема, яку вирішує агент – це проблема вибору: яку з усіх доступних дій вибрати та здійснити (реалізувати) для того, щоб досягнути поставлену перед ним мету. Складний поведінковий акт: це послідовність дій (послідовність елементарних виборів у часі).
1.4.4. Гіпотеза М.Л. Цетліна про простоту (з точки зору колективної поведінки агентів):
будь яка складна поведінка складається із сукупності простих поведінкових актів,
сумісна реалізація та локальна взаємодія простих поведінкових актів призводить до виникнення (емерджентість) складного поведінкового процесу,
сумісне функціонування колективу простих агентів в складному середовищі здатне забезпечити виконання колективом поставлених перед ним складних задач.
1.5. Наукові напрямки, що складають ТКП.
Багатоагентні системи, Multyagent Systems (MAS)
Розподілений штучний інтелект, Distributed Artificial Intelligence (DAI)
Інтелект рою, Swarm Intelligence
Розподілена робототехніка, Distributed Robotics
Штучне життя, Artificial Life (A-Life)
Колективи автоматів, Cooperative automata,
Колективний Інтелект, Collective Intelligence (COIN)