近日，《國家科學評論》（National Science Review，NSR，影響因子23.178）在線發表了我院的段海濱教授、霍夢真博士後與我校兼職教授/兼聘博導、沈陽飛機設計研究所首席專家範彥銘研究員合作的論文“From Animal Collective Behaviors to Swarm Robotic Cooperation”。

        自然界中生物通過聚集表現出精妙絕倫的群集行為，湧現出自組織性、分布式、魯棒性、适應性、可擴展性等群智激發彙聚特性。這主要得益于簡單個體的局部交互規則，使得個體能夠超越自身能力限制完成複雜的生命活動，為無人集群系統的設計帶來靈感啟發。近年來，研究者們逐漸揭示了鳥群、魚群、狼群等生物群體智能行為的湧現機理，并對抽象的生物集群行為進行數學建模，以探索多種集群運動模式的産生與映射關系，成為無人系統集群自主控制應用中的熱點方向和前沿領域。

        論文以自然界中生物群體的典型智能行為出發點，闡述并分析了群體智能的起源、内涵、技術和典型應用。論文給出了從生物協同行為到無人集群協同控制的映射關系，從陸、海、空三個領域重點介紹了無人系統集群的仿生創新特别是在仿生群體智能創新技術方面的最新進展，以及推動無人集群系統人機共融領域的創新成果。讨論分析了未來無人集群系統的發展方向和應用前景。

        當今，對生物群體智能理論及方法的研究更加聚焦于異構群體、個體學習能力等方面，人類幹預下的生物學實驗有助于深入探索群體智能機制，并依據工程應用需求建立起從生物群體行為到無人集群系統協同控制的映射機制。探索分析了自然界中的群體智能激發和彙聚機制，可克服無人系統（無人機、無人車、無人船/艇、無人潛航器等）集群目前存在的“有智無慧，有感無情，有專無通，有協無同”等關鍵技術瓶頸問題。

        雖然人工智能作為戰略性産業的縱深發展，對無人系統平台進行仿生智能設計的重視程度也日漸提升，仿生群體智能可促進無人系統平台的作業能力倍增，比如鷹眼視覺的強視力智能感知機制為解決環境感知和理解問題提供了一種創新方法，歐椋鳥群“散而不亂”的集群通訊機制為解決大規模集群組網提供了靈感借鑒。新一代人工智能的發展也更加聚焦于典型任務場景的應用，面向對抗、搜救、圍捕等具體場景的無人集群競賽也如雨後春筍，在理論與技術的試驗試用中不斷促進群體智能特别是生物群智關鍵技術的集成與推廣應用。

        該論文的相關研究得到了國家自然科學基金(91948204, U20B2071, T2121003, U1913602)和科技創新2030-“新一代人工智能”重大項目課題(2018AAA0102303) 支持。

全文鍊接：Haibin Duan, Mengzhen Huo, and Yanming Fan, From animal collective behaviors to swarm robotic cooperation. National Science Review, Volume 10, Issue 5, May 2023, nwad040, .

https://doi.org/10.1093/nsr/nwad040