面向学生要求

专业与年级要求

专业：　计算机科学与技术、人工智能导论、自动化、建筑智能 　所有专业的通识核心课：本科2年级开始，无专业要求

基本知识和能力要求

要求学生修完计算思维导论课程

实验原理

1、实际交通系统车辆自组织与系统涌现智能原理

交通系统是一个涉及人、车、路和环境的动态自组织系统。交通流运动过程中通过车辆间的交互作用自发形成交通流自组织宏观运动现象，通常这些现象不是由于受到外部的计划、规定或组织等约束/限制而产生的。交通环境是作用于道路交通参与者的所有外界影响与力量的总和。包括道路状况、交通设施、地物地貌、气象条件，以及其他交通参与者的交通活动。道路交通做为一个涉及人、车、环境的动态自组织系统，其目标特征或模式是实时、准确、高效、安全、节能，最终目标是人、车、环境的完美结合。交通系统智能是一种群体智能系统（图1），系统中大量独立个体的相互作用涌现出了整个系统的行为模式，这些行为模式无法利用单个个体的知识加以理解或预测。更确切地讲，这些涌现的模式是个体及其相互作用（个体间的相互作用以及个体与周围环境的相互作用）的联合特征。

图1.交通自组织与系统涌现智能

2、基于智能体的人工系统建模与仿真原理

多智能体系统（Multi-Agent System，MAS）是多智能个体组成的集合，它的目标是将大而复杂的系统建模成小的、彼此互相通信和协调的、易于管理的系统。基于智能体的模型（Agent Based Model简称ABM）对现实世界中的智能体－－道路上的汽车一一进行抽象建模，在此基础上研究一定数量的智能体之间相互作用而形成的系统整体的复杂行为和结构。ABM包括一定量智能体，每一个智能个体都具有一系列描述自身状态的属性和改变自身状态以及环境状态的行为方法，在系统运行参数的调控下，智能体可以在平面坐标系中移动，并进行相互之间以及和环境之间的交互作用。ABM体现了“自下而上”建模思路，关注构成系统的个体之间的交互作用，在此基础上通过计算机建模来对系统整体的宏观动态行为进行模拟，为探索复杂系统的自组织、涌现等复杂行为提供了崭新的思路。

3、面向交通的平行系统原理

王飞跃研究员提出平行系统理论和方法，为解决复杂系统的建模、分析、控制与综合问题提供了一种可行的科学研究与实践方法。面向交通的平行系统是指由真实交通系统和与之对应的一个或多个软件定义的人工系统(虚拟仿真)所组成的共同系统。平行系统的主要目的是通过实际系统与人工系统的平行执行，对二者之间的行为进行实时的动态对比与分析，以虚实互动的方式，达到有效解决方案实验与评估以及学生的学习和实验培训等目的。

图2 面向交通的平行系统的基本框架

实验步骤

交互性实验第一阶段：认知性实验

学生交互操作步1：开始运行模型一会儿，使学生达到车辆智能体属性知识点认知目的；

首先在左上角的选择器（choice)中选择场景类型。

有4种场景，选择一种，默认为Sunny。

　　　　

单击“场景设置”按钮后，在虚拟仿真场景中可以看到这个模型的2D可视化视图，三条灰色车道，一些车辆。路边有黄色停车区、绿色办公区、居民区。天空中有太阳、蓝天和白云。

　　　　　

开始仿真运行并输出

　　

单击“模拟运行”按钮开始模拟。

　　

学生交互操作步2：初始车辆数量（NUMBER-OF-CARS），设置车辆数量为50和100，运行系统，使学生达到车辆自组织与系统涌现智能知识点认知以及车辆智能体与其环境之间的交互能力知识点认知目的。

　　　　　　　　　　

学生交互操作步3：调整车辆加速（ACCELERATION）参数，使学生达到车辆智能体个体行为知识点认知目的。

　　　　　

交互性实验第二阶段：操作性实验

学生交互操作步5：调整太阳强度（sun-intensity)参数，使学生达到对太阳强度环境影响交通流知识点理解目的。

　　　　　

学生交互操作步6：调整改变司机耐心参数。使学生达到司机耐心对交通流交互影响知识点目的。

　　　　　　

学生交互操作步7：选择Cloudy类型场景运行，使学生达到对云类型场景对交通流交互影响知识点理解目的

学生交互操作步8：选择Rainy类型场景运行，使学生达到对降雨类型场景对交通流交互影响知识点理解目的。

　　　　

交互性实验第三阶段：设计创新性实验

学生交互操作步9：设计月亮智能体moons，设计一个夜晚行车场景。使学生掌握交通系统智能体体系架构知识点。

　　　　

学生交互操作步10：设计夜晚车辆行驶的灯光照明；使学生掌握对夜晚场景灯光照明及行车控制算法知识点。

　　　　　　

交互性实验第四阶段：综合性实验

学生交互操作步11：夜晚行车场景测试运行

　　　

学生交互操作步12：夜晚行车场景结果分析及展示。

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