文献类型：期刊文章

作　　者：许琨[1] 李悦[2] 阳宇光[1] 李博[1]

机构地区：[1]清华大学航天航空学院,工程力学系,生物力学与医学工程研究所,北京100084 [2]清华大学核能与新能源技术研究院,北京100084

出　　处：《医用生物力学》

年　　份：2024

卷　　号：39

期　　号：S01

起止页码：562-562

语　　种：中文

收录情况：AJ、BDHX、BDHX2023、CAB、CAS、CSCD、CSCD2023_2024、JST、PUBMED、RCCSE、UPD、ZGKJHX、核心刊

摘　　要：目的分布式活性集群呈现出复杂的集群动力学行为,启发了人类设计仿生集群围猎技术等。目前,中心式集群围猎策略面临着可靠性、可扩展性和复杂性的问题。本研究致力于发展能够控制分布式活性集群完成集群围猎任务的策略。方法采用了仿生强化学习:(1)驯鹿群会进行“集群铣削”,即所有的个体都绕着同一个轴沿相同的方向做圆周运动,启发了从集群层面设计出包围猎物的方法。(2)精子能呈现出复杂的趋化运动行为,研究发现精子的扩散能力会随着化学浓度的增加而下降,启发了从个体角度设计控制活性粒子轨迹的策略。结果所得到的策略能够使分布式活性集群以一种可靠、灵活、简单的方式完成集群围猎任务,且因分布式所带来的同质化竞争,集群能够自发地产生向心机械力将猎物锁住,当群规模超过临界规模时,过强的挤压力能够诱导集群发生“失稳”。还发现在捕获多个猎物时,粒子群能自发地将多个猎物合并捕获到一起。结论开发了一种分布式集群围猎策略,该策略能够自发地对多个猎物进行合并捕获。

关 键 词：强化学习  分布式集群 扩散能力  粒子轨迹  同质化竞争 趋化运动 仿生 挤压力

分 类 号：Q811[生物工程类]