面向多智能體系統(tǒng)的計(jì)算平臺(tái)技術(shù)要求

面向多智能體系統(tǒng)的計(jì)算平臺(tái)技術(shù)要求本文件規(guī)定了基于人工智能通用處理器或?qū)Ｓ锰幚砥髯鳛楹诵幕A(chǔ)設(shè)施，面向多智能算架構(gòu)和軟件應(yīng)用服務(wù)為關(guān)鍵能力，以及多種服務(wù)接口的計(jì)算平臺(tái)技術(shù)要求。本文件適用于面向多智能體系統(tǒng)計(jì)算平臺(tái)的設(shè)計(jì)、部署、服務(wù)集成等，為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的快速應(yīng)用提供標(biāo)準(zhǔn)參考框架。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。凡是注日期的引用文件僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療射頻設(shè)備電磁騷擾特性限值和測量方法信息技術(shù)設(shè)備、多媒體設(shè)備和接收機(jī)電磁兼容第1部分；發(fā)射要求軟件工程產(chǎn)品質(zhì)量第1部分質(zhì)量模型道路車輛電氣及電子設(shè)備的環(huán)境條件和試驗(yàn)3術(shù)語、定義和縮略語3.1術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。智能體agent一個(gè)處于環(huán)境之中，可以感測環(huán)境并且執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，同時(shí)逐漸建立自己的活動(dòng)可能感測到的環(huán)境變化的實(shí)體。由多個(gè)智能體及其對應(yīng)的關(guān)系和行動(dòng)規(guī)則組成，并包含環(huán)境行的一系列操作會(huì)隨時(shí)間和己進(jìn)行的行動(dòng)而發(fā)生變化，最終通過多個(gè)智能體相互協(xié)調(diào)來標(biāo)。多智能體系統(tǒng)具有自主性、分布性、協(xié)調(diào)性，并具有自組織能力、學(xué)習(xí)能力和推理能力。2抽象概念，表示任何可能發(fā)送或接受信息的硬件或軟件。利用面向某種場景應(yīng)用的高性能架構(gòu)實(shí)現(xiàn)專用性能提升的單元，例如采用加速高分辨率視頻預(yù)處理架構(gòu)的視頻處理專用單元。面向某種領(lǐng)域開發(fā)的體系化的具有一定結(jié)構(gòu)和功能的有機(jī)整體下列縮略語適用于本文件。CommunicationTechnologyASICApplicationSpecifieFPGAGPUGraphicProcessingUnitGPSGlobalPoIMUInertlalMeasurenentUnitSLAServiceLeveSoC第四代移動(dòng)通信技術(shù)第五代移動(dòng)通信技術(shù)專用領(lǐng)域集成電路中央處理器可編程邏輯陣列空中下載升級固件圖形處理器全球定位系統(tǒng)慣性測量單元平均無故障運(yùn)行時(shí)間服務(wù)等級協(xié)議系統(tǒng)級封裝系統(tǒng)級芯片4面向多智能體系統(tǒng)的計(jì)算平臺(tái)參考架構(gòu)面向多智能體系統(tǒng)的計(jì)算平臺(tái)應(yīng)包括由人工智能相關(guān)的異構(gòu)通用處理器或?qū)Ｓ锰幚砥髯鳛楹诵幕A(chǔ)設(shè)施，以及相應(yīng)軟件應(yīng)用服務(wù)構(gòu)成，提供面向多智能體(例如具有一定自主能力機(jī)器人、機(jī)械臂、風(fēng)電電機(jī)機(jī)組、自動(dòng)駕駛智能車等)的計(jì)算平臺(tái)服務(wù)。4.2架構(gòu)主要組成部分面向多智能體系統(tǒng)的計(jì)算平臺(tái)參考架構(gòu)如圖1所示，以下簡稱計(jì)算平臺(tái)，主要包括：-—計(jì)算平臺(tái)基礎(chǔ)設(shè)施資源包括計(jì)算單元、加速單元、控制單元、專用單元，專用系統(tǒng)等異構(gòu)計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施單元，以及其硬件資源抽象描述，并具備面向外部感知、控制、定位等資源的多類型接口；-—計(jì)算平臺(tái)核心計(jì)算架梅包括操作系統(tǒng)與面向智能體中間件及多智能體計(jì)算架構(gòu)(智能體交互機(jī)制、協(xié)同機(jī)制-共識機(jī)制、通信機(jī)制、學(xué)習(xí)更新機(jī)制-演進(jìn)機(jī)制、社會(huì)規(guī)范引入機(jī)制、安全機(jī)制等);——計(jì)算平臺(tái)可擴(kuò)展功能模塊層主要包括面向應(yīng)用功能的共性基礎(chǔ)模塊，如感知融合處理模塊控制模塊，深度學(xué)習(xí)模塊，規(guī)劃模塊，網(wǎng)聯(lián)與算力網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度模塊，算法模型庫(視覺、點(diǎn)云、幀處理、定位)等；——計(jì)算平臺(tái)多智能體應(yīng)用支持：支持面向多智能體領(lǐng)域的將人類認(rèn)知引入智能系統(tǒng)的人工增強(qiáng)，支持提升機(jī)器應(yīng)對環(huán)境、機(jī)器視覺、自然語言處理的機(jī)器智能，支持多個(gè)或者多類型機(jī)器共同協(xié)作的機(jī)機(jī)協(xié)作；-—計(jì)算平臺(tái)應(yīng)用管理包括面向應(yīng)用的管理和支持能力，包括應(yīng)用框架支持、鑒權(quán)、調(diào)度、控制、API管理等，一些典型的應(yīng)用包括機(jī)器人協(xié)同管理，機(jī)器視覺引導(dǎo)自動(dòng)化等。計(jì)算平臺(tái)應(yīng)包含適用場景的應(yīng)用，如圖1頂部虛框所示的工業(yè)機(jī)器人協(xié)同管理、3D機(jī)器視覺交互等，但本文件對具體應(yīng)用能力不做要求。計(jì)算平臺(tái)為具備一定運(yùn)動(dòng)和行動(dòng)能力的智能體服務(wù)，智能體應(yīng)包含能夠滿足其功能目標(biāo)的外部資源設(shè)備，如圖2底部所示虛框的外部資源設(shè)備：4G/5G/WiFi通信模組、傳感、視覺攝像頭、MU、GPS、關(guān)節(jié)、扭矩、角度，以及其他感知、控制等。計(jì)算平臺(tái)的主要四類應(yīng)用場景由本文件附錄A給出，計(jì)算平臺(tái)其主要功能是使得多智能體系統(tǒng)達(dá)到以下活動(dòng)目標(biāo)：-—自治性：智能體能根據(jù)外界環(huán)境的變化，而自動(dòng)地對自己的行為和狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，而不是僅僅被動(dòng)地接受外界的刺激，具有自我管理自我調(diào)節(jié)的能力：——反應(yīng)性：能對外界的刺激作出反應(yīng)的能力：-—主動(dòng)性：對于外界環(huán)境的改變，智能體能主動(dòng)采取活動(dòng)的能力：-—社會(huì)性：智能體具有與其它智能體或人進(jìn)行合作的能力，不同的智能體可根據(jù)各自的意圖與其它智能體進(jìn)行交互，以達(dá)到解決問題的目的： 進(jìn)化性；智能體能積累或?qū)W習(xí)經(jīng)驗(yàn)和知識，并修改自己的行為以適應(yīng)新環(huán)境。多型口等網(wǎng)聯(lián)與檢測5可具備能夠增強(qiáng)智能體性能的專用系統(tǒng)，例如增強(qiáng)模式識別專用系統(tǒng)、語義理解專用系統(tǒng)等；5.1.2.5外圍電路、接口和兼容性計(jì)算平臺(tái)通過控制單元以及適配的接口和外圍電路與智能體連接，宜通過預(yù)留接口兼容其他設(shè)備例如miniPCI-e接口等；計(jì)算平臺(tái)面向多種場景，具備典型異構(gòu)架構(gòu)，宜采用異構(gòu)處理器，其要求如下：a)可選用板卡級集成多種架構(gòu)芯片的方式，如計(jì)算單元選用單核或多核CPU、加速單元選用GPU+FPGA/GPU+ASIC/GPU+FPGA+ASIC等組合、控制單元選用專用MCU等；b)可選用高級封裝技術(shù)集成計(jì)算單元和控制單元的chiplets(芯粒)或SiP架構(gòu)：c)可選用芯片級封裝的SoC集成計(jì)算單元、加速單元和控制單元。5.1.2.7系統(tǒng)級可擴(kuò)展計(jì)算平臺(tái)應(yīng)具備系統(tǒng)級可擴(kuò)展能力，其要求如下：a)應(yīng)具備基于硬件的系統(tǒng)級存儲(chǔ)、計(jì)算等彈性可擴(kuò)展能力；b)宜具備通過硬件資源抽象描述進(jìn)行異構(gòu)硬件配置的計(jì)算單元組合能力；o)可采用硬件單元多模塊堆疊方式提高計(jì)算能力；d)可采用多板卡實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的解耦和備份：e)可采用多板卡分布擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)不同功能部分的協(xié)同。5.2計(jì)算平臺(tái)系統(tǒng)軟件要求計(jì)算平臺(tái)系統(tǒng)應(yīng)包括面向多智能體計(jì)算框架和應(yīng)用管理服務(wù)的中間件，核心多智能體計(jì)算架構(gòu)，可擴(kuò)展功能模塊，多智能體應(yīng)用支持，以及面向場景的應(yīng)用管理。計(jì)算平臺(tái)的中間件應(yīng)具備以下功能：a)應(yīng)滿足多智能體應(yīng)用場景的操作系統(tǒng)需求和面向異構(gòu)硬件的中問件處理能力，能為多智能體功能模塊和應(yīng)用支持提供穩(wěn)定運(yùn)行環(huán)境：b)可具備將硬件資源虛擬化為多種和多個(gè)內(nèi)核系統(tǒng)的中間件能力，以支持跨平臺(tái)移植，提高計(jì)算平臺(tái)的兼容性和可擴(kuò)展性。5.2.3多智能體計(jì)算架構(gòu)要求多智能體計(jì)算架構(gòu)是計(jì)算平臺(tái)的核心，計(jì)算架構(gòu)流程如圖2所示，計(jì)算架構(gòu)應(yīng)包含以下功能：a)應(yīng)具備設(shè)定計(jì)劃目標(biāo)的模塊；b)應(yīng)具備通過輸入/變量模塊對環(huán)境或輸入信息進(jìn)行感知的功能；o)應(yīng)具備輸入規(guī)則約束和規(guī)則引入模塊功能：d)應(yīng)具備進(jìn)行推理和訓(xùn)練的學(xué)習(xí)狀態(tài)空間，學(xué)習(xí)框架應(yīng)采用滿足適用場景e)應(yīng)具備學(xué)習(xí)目標(biāo)的狀態(tài)空間模塊，并支持目標(biāo)狀態(tài)空間根據(jù)學(xué)習(xí)結(jié)果及計(jì)劃輸入的多次迭代；f)應(yīng)具備閥值機(jī)制，以進(jìn)行目標(biāo)狀態(tài)空間和計(jì)劃目標(biāo)的誤差計(jì)算(圖2中以交匯符號表示);g)應(yīng)具備最終進(jìn)行規(guī)劃、協(xié)作、決策等行動(dòng)的輸出模塊功能；h)應(yīng)具備根據(jù)目標(biāo)狀態(tài)空間結(jié)果對約束規(guī)則進(jìn)行更新和演進(jìn)的機(jī)制；i)應(yīng)具備計(jì)算架構(gòu)采用模塊化定義的流程和軟件重定義機(jī)制，以實(shí)現(xiàn)多智能體的不同場景的協(xié)同機(jī)制、通信機(jī)制、安全機(jī)制、學(xué)習(xí)更新機(jī)制、社會(huì)規(guī)范引入機(jī)制等。器題任發(fā)圖2多智能體計(jì)算架構(gòu)5.2.4可擴(kuò)展功能要求5.2.4.1一般要求應(yīng)具備提供高性能、高可靠的融合感知處理、網(wǎng)聯(lián)，控制、規(guī)劃、深度學(xué)習(xí)等滿足多智礎(chǔ)需求模塊，以支持智能體的決策、控制、運(yùn)動(dòng)等基本功能實(shí)現(xiàn)，宜根據(jù)場景需求進(jìn)行一定應(yīng)具備提供功能模塊的管理能力，包含日志、配置、監(jiān)控等一般管理，以及面向多智能監(jiān)控、數(shù)據(jù)管理、緊急失效切換、網(wǎng)聯(lián)、云控、信息安全等管理。面向協(xié)同控制、即時(shí)信息交換等實(shí)時(shí)性應(yīng)用需求，可采用具備實(shí)時(shí)內(nèi)核的操作系統(tǒng)75.2.4.4功能可擴(kuò)展和關(guān)閉要求應(yīng)具備功能模塊的新建、擴(kuò)展和關(guān)閉功能。5.2.5多智能體應(yīng)用支持要求應(yīng)用支持能力是面向多智能體應(yīng)用服務(wù)的基礎(chǔ)支撐能力，應(yīng)提供人工增強(qiáng)、機(jī)器智能、機(jī)機(jī)協(xié)作算法接口等一般通用能力。應(yīng)具備面向應(yīng)用的相應(yīng)框架支持調(diào)度、控制、權(quán)限、API等管理能力。例如面向機(jī)器人協(xié)作場景，應(yīng)具備導(dǎo)航控制管理、任務(wù)協(xié)同調(diào)度管理、人機(jī)交互管理等。6工程設(shè)計(jì)要求6.1電磁兼容要求應(yīng)滿足GB/T9254.1-2021的電氣電子產(chǎn)品的電磁兼容性要求。6.2可靠性要求計(jì)算平臺(tái)系統(tǒng)MTBF(MeanTimeBetweenFailure,平均無故障運(yùn)行時(shí)間)應(yīng)小于或等于50分鐘內(nèi)。MTBF的定義參考GB/T16260.1-2015-T。智能體搭載的芯片和模組應(yīng)滿足GB/T28046.2-2019要求。7部署與開發(fā)工具鏈要求7.1開發(fā)工具鏈支持要求7.1.1整體迭代和后臺(tái)調(diào)試要求應(yīng)具備通過開發(fā)工具接口和調(diào)試工具支持的整體迭代和后臺(tái)調(diào)試的能力。7.1.2擴(kuò)展和維護(hù)要求可具備基于開發(fā)工具進(jìn)行后臺(tái)維護(hù)和遠(yuǎn)程維護(hù)的能力搭載計(jì)算平臺(tái)的設(shè)備可具備遠(yuǎn)程FOTA功能。7.2部署工具鏈支持要求7.2.1跨平臺(tái)集成要求可具備通過容器技術(shù)或應(yīng)用框架支持集成其他平臺(tái)應(yīng)用的能力。7.2.2在線部署要求可具備通過資源池重配和應(yīng)用框架支持的方式進(jìn)行在線新功能部署的能力。8其他服務(wù)接口8.1算網(wǎng)服務(wù)支持要求可支持算力網(wǎng)絡(luò)調(diào)度接口，進(jìn)行資源需求調(diào)度。8.2行業(yè)服務(wù)支持要求可根據(jù)應(yīng)用場景支持行業(yè)服務(wù)接口。例如可支持測繪數(shù)據(jù)接口等。9安全設(shè)計(jì)要求9.1.1安全監(jiān)控要求應(yīng)具備根據(jù)場景和行業(yè)屬性相關(guān)要求的安全流程和監(jiān)控，包括智能體自身安全、智能體執(zhí)行過程安全、任務(wù)管控安全等。9.1.2關(guān)健功能的冗余和失效報(bào)警要求應(yīng)具備根據(jù)應(yīng)用場景和行業(yè)屬性相關(guān)要求的模塊監(jiān)控、通信、控制等關(guān)鍵功能的軟硬件冗余和失效9.1.3安全約束要求應(yīng)在5.2.3約束規(guī)則中將面向安全的約束規(guī)則的算法權(quán)重加大(如人機(jī)協(xié)作中人身的安全保障)。9.1.4一鍵啟停要求宜具備一鍵啟停功能。9.2信息安全9.2.1訪問控制要求應(yīng)具備不同訪問權(quán)限用戶的訪問控制功能。9.2.2網(wǎng)絡(luò)的安全審計(jì)要求應(yīng)具備網(wǎng)絡(luò)的黑白名單、訪問、操作的安全申計(jì)能力9.2.3多智能體系統(tǒng)信息交互要求由計(jì)算平臺(tái)和智能體組成的多智能體系統(tǒng)之間的信息交互應(yīng)滿足以下要求：a)計(jì)算平臺(tái)應(yīng)對可接入平臺(tái)的智能體進(jìn)行注冊和認(rèn)證b)計(jì)算平臺(tái)應(yīng)對智能體之間的用戶使用賬號、命令、操作等信息交互進(jìn)行審計(jì)；c)應(yīng)采用加密技術(shù)保證信息交互的安全。9.2.4數(shù)據(jù)管理安全和數(shù)據(jù)訪問要求多智能體系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理和訪問應(yīng)滿足以下要求：a)應(yīng)按照場景或行業(yè)功能需求劃分以智能體、多智能體系統(tǒng)、外部系統(tǒng)為邊界的數(shù)據(jù)域，并依照數(shù)據(jù)域進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問監(jiān)控和隔離；9b)應(yīng)具備數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)訪問的可追溯體系，保護(hù)多智能體資產(chǎn)的使用信息以及相關(guān)業(yè)務(wù)信息。01多智能體計(jì)算平臺(tái)應(yīng)用場景舉例A.1協(xié)同控制類：工業(yè)機(jī)器人協(xié)作計(jì)算平臺(tái)部署于云端或者現(xiàn)場均可，機(jī)器人僅需具備與平臺(tái)通信能力(以及自身應(yīng)具備其場景所需的運(yùn)動(dòng)、抓取等功能)。輸入多個(gè)機(jī)器人的位置、狀態(tài)，以及搬運(yùn)及抓取的任務(wù)目標(biāo)，通過計(jì)算平臺(tái)的任務(wù)匹配和分發(fā)，使得多個(gè)機(jī)器人達(dá)到協(xié)作目的。A.2感知融合類：消毒車、清掃車路徑最優(yōu)規(guī)劃計(jì)算平臺(tái)中心化部署并和小車自身平臺(tái)協(xié)同計(jì)算，小車自身具備視覺、雷達(dá)等感知能力，行駛的運(yùn)動(dòng)控制能力，輸入目標(biāo)地圖，計(jì)算平臺(tái)實(shí)時(shí)處理多個(gè)小車感知數(shù)據(jù)，進(jìn)行路徑規(guī)劃、避障指令發(fā)布等，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)多個(gè)類型小車合作任務(wù)A.3混合決策類：多模態(tài)輸入人機(jī)交互理解及決策計(jì)算平臺(tái)部署于云端或