1、背景與意義

計算模式主要經歷了主機時代、PC時代和網絡計算時代（分布式計算、網格計算、云計算等），網絡計算主要強調計算機互聯和計算能力共享。隨著智能終端和無線通信技術的發展，當前很多設備具有了感知能力，同時智能處理能力也得到提升，萬物皆具有智能，如何有效利用萬物智能，做到感知能力、計算能力、控制能力的高效協同，最終形成更強的智能，這是群智計算的根本出發點。

群智計算是人機物融合萬物智能互聯時代的使能技術。人類群體、信息空間及萬物實體正在實現廣泛和深度的互聯，人類進入人機物三元融合的萬物智能互聯時代。尤其是物聯網和人工智能的融合發展，使得人類群體攜帶的移動設備、廣泛部署的物聯網、形態多樣的互聯網等實現智能連接，打破了三元空間的信息隔離，人機物融合萬物智能互聯成為可能。其中，如何實現人、機、物要素（即智能體）彼此激發和跨域協同是關鍵問題之一。群智計算是面向人機物融合環境的群體智能計算，旨在構建一種跨空間異質智能體新型協同計算范式，其模型、方法及平臺是支撐人機物三元融合與智能互聯的關鍵使能技術。

2、群智計算內涵

群智計算作為一種面向人機物融合環境異質智能體的新型協同計算范式，旨在利用人機物異質智能體資源的互補性、能力的差異性、彼此間的協作性和競爭性，探索和研發群體智能感知與認知、群體智能協同與聚合、群體智能學習與演化等基本機理、計算模型、核心算法及系統平臺，為構建具有自組織、自學習、自適應和自演化能力的群智空間提供支撐。群智計算其核心在于“群”（無人機、無人車、機器人群體或其混合組成群體）和“智”（感知能力、自主智能），區別于傳統的計算設備，群智體具有移動性、動作性、群體性和交互性，環境和任務更加復雜多變，需要從系統層面提出硬件架構、軟件支撐、算法框架等相結合的全棧式解決方案。構建以“群智芯片、群智操作系統、群智算法框架”為核心的泛在群智計算系統，是未來計算需要解決的關鍵問題。

3、群智計算特征

群智計算以異質智能體有機融合為基礎，以提升個體和群體的多維能力為目標，通過協作增強群體智能優勢。本領域研究不僅涉及計算理論、人工智能和網絡科學，而且與認知學、生物學、社會學等密切相關，具有鮮明的多學科融合特性。具體而言，群智計算具有三個主要特征：

1）跨域交織性——萬物智聯使得社會、信息、物理三元空間不僅有序連接而且彼此深度交織，形成跨域共融的智慧空間；

2）行為多樣性——共存于跨域空間之中的異質智能體具有移動、動作、合作、競爭、博弈等多樣化行為；

3）場景適應性——群智計算模型及其系統實現需要適應不同應用領域和場景，具有自主演化、動態適配等能力。

4、群智計算挑戰

群智計算在機理、模型、方法、平臺等層面面臨新的挑戰，主要包括以下三個方面：

1）群智涌現的非確定性 異質智能體跨域交織，群智體的相互作用、關系和群智聚集結果呈現不確定性，難以滿足群智計算的確定性需求，需要發掘群智涌現機理并構建確定性模型或規則以實現對群智涌現結果的有效調控。

2）群智計算的可演化性 異質群智體能力差異、計算場景復雜多變，需要構建自適演化的群智計算模型及其形式化驗證方法，以實現群智體互補性資源/能力的協同調度與效能增強。

3）群智質量的可保障性 異質群智體動態聚集且群智服務需求個性多樣，導致群智協作認知和決策準確性、完整性等參差不齊，需要設計相適應的量化評估體系與方法，以有效支撐高質量的群智計算服務。

5、核心科學問題與關鍵技術

(1)群智涌現機理——探索群智涌現的內在因素，發掘群智涌現的機理，為群智計算范式與模型構建奠定理論基礎；在此基礎上，進一步探索異構群智體在交互、協作、競爭、博弈過程中的智能演進模式，形成新的群智體演化學習指導理論。

(2)群智計算模型——構建群智計算核心要素、關鍵角色、典型關系的抽象模型，研究群體行為的自組織、自適應、自演化表示方法；建立異構群智體融合計算新范式及其協作算子與機制，完成群智計算模型的形式化驗證。

(3)群智計算算法及其架構——研究和設計分布式協作認知、異構群智體協同計算、多元角色協作決策優化等群智計算核心算法；面向不同泛在計算場景，設計適應群智算法的新型群智計算架構及其動態適配策略和機制。

(4)群智計算操作系統——探索群智計算操作系統結構，重點研究異質資源統一表示與管理、群智任務自組織調度與協同、場景驅動自適應服務與質量保障等方法，為群智計算應用提供統一的管理和交互平臺。例如，西北工業大學研發的CrowdOS操作系統是典型的群智計算操作系統。

參考文獻：