泛集群环境下成员稳定性计算方法研究

来源:用户上传      作者:刘瑞超

　　摘要：泛集群现在已经被广泛应用到工业生产的各个领域。但是由于泛集群自身的不稳定性，导致很多基于联盟结构形成的资源调度算法失效。针对这一问题，该文提出了一种从成员自私性角度出发的稳定性计算方法。首先，建立泛集群场景，归纳了核心问题及联盟结构的数学模型;其次，给出一种计算“相对满意解”的计算方法，并以此为依据给出稳定性计算方法。
　　关键词：泛集群;联盟结构;资源调度;稳定性计算
　　中图分类号：TP273 文献标志码：A
　　文章编号：1009-3044（2019）30-0226-02
　　1背景
　　在多智能体系统中，大规模科学计算问题通常会以形成联盟的方式予以解决。有关联盟形成的研究一直是多智能体系统（Multi-agent Systems，MASs）的關键问题，并已广泛应用于车辆路由、地质分析、无人机群和多媒体安全等领域。
　　随着普适计算模式的不断发展，泛集群环境得到了广泛应用。因此，解决在泛集群环境下的联盟形成问题逐渐成为适应新型计算模式的迫切需要。泛集群是普适计算模式的载体，是由众多独立的、廉价的计算节点通过网络构成的开放式计算环境，计算节点可能是个人电脑、工作站或手机等计算单元，也可能是由多个计算单元组成的松散的“计算群体”，目的是提供高性价比的计算能力嘲。计算节点具有独立性和不稳定性，相当于具有自主意识的自由的智能体。换言之，计算节点可以通过自身思考决定是否听从调度和安排，表现出MASs成员的自私性，突出成员的个体理性。因此在泛集群环境下的联盟形成的研究不仅要满足“合作团队”的高效性，同时要满足团队内部的稳定性。而其中如何定量的计算稳定性，则是一直难以解决的问题之一，也是智能体自主意识研究领域的热点。
　　2问题的数学模型
　　通常解决多任务多目标约束的调度和效用分配问题的方法可归纳为如下描述。
　　方法1.联盟结构最优法。根据多目标约束的期望函数，采用最优解算法获得期望函数极值时的Mhest并直接获得对应Xbext。在封闭的计算环境下这种方法是可行的，因为成员的“自私性”并不凸显。而在泛集群环境下，成员的主观不稳定性会导致方法无效。
　　方法2.分配向量最优法。根据核覆盖、边界向量和web-bet集等概念，采用合作博弈算法获得最稳定的分配向量Xbest，并进一步求解获得Mbest。这是一种反向求解的方法，它保持了分配方案的稳定性，适用于泛集群环境，避免了泛集群成员的“背叛意图”，但存在以下问题：
　　（1）如何体现所有成员的整体满意度。
　　（2）如何体现成员根据所有“可能的选择”而对“当前的选择”做量化计算。
　　3成员稳定性性的计算方法
　　3.1联盟结构模型和编码规则
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