摘 要 本文基于Lyapunov穩(wěn)定性理論討論了資源需求情緒的時(shí)間函數(shù)構(gòu)成的系統(tǒng)穩(wěn)定性，在假定環(huán)境資源分布變量資源函數(shù)是按時(shí)間衰減的條件下，資源需求情緒的時(shí)間函數(shù)系統(tǒng)是穩(wěn)定的。

關(guān)鍵詞 人工生命 穩(wěn)定 顫抖

中圖分類號：TP18 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

The Stability of the Resource Requirements Emotion Drive

Mechanism of Artificial Life Behavior Selection

WANG JianJun[1]， CHANG Juan[1]， MAO Beixing[1]， ZHANG Guofeng[2]

（[1]Department of Mathematics and Physics， Zhengzhou Institute of

Aeronautical Industry Management， Zhengzhou， He'nan 450015；

[2]Department of Mechatronic Engineering， Xi'an Technological University， Xi'an， Shaanxi 710032）

Abstract The stability of the resource emotion function drive mechanism of artificial life behavior selection is studied in the paper based Lyapunov stability theory. Under the assumption of resource function is decrease， the system of resource emotion requirements time function is stable.

Key words artificial life； stable； tremble

0 引言

情緒驅(qū)動(dòng)機(jī)制認(rèn)為，驅(qū)動(dòng)情緒主導(dǎo)行為選擇，是目前的主要研究方向。文獻(xiàn)[1]嘗試將情緒機(jī)制用于游戲系統(tǒng)而提出了一種簡單情緒分級行為選擇機(jī)制，行為按照情緒的優(yōu)先級別進(jìn)行選擇。該機(jī)制涉及到兩種負(fù)情緒：害怕與困惑，前者用于選擇逃跑或攻擊行為，后者用于搜索行為目標(biāo)，完成相關(guān)任務(wù)。害怕的級別高于困惑，在該機(jī)制中初步使用了情緒感染機(jī)制。文獻(xiàn)[2]在行為分層結(jié)構(gòu)中嵌入情緒機(jī)制，解決其動(dòng)態(tài)適應(yīng)環(huán)境問題，建立了自己情緒選擇機(jī)制。

情緒計(jì)算公式為：

（（），） = （（））*（）

= 12 + * [（）]

當(dāng)人工生命處于資源較滿意狀態(tài)（.）<時(shí)沒有資源獲取情緒。當(dāng)資源較為缺乏處于<（.）<時(shí)，其資源獲取情緒采用sigmoid 方法計(jì)算。很缺乏時(shí)，行為情緒達(dá)到最大值1。文獻(xiàn)[3]將生存資源擁有狀況分為3 個(gè)區(qū)段：舒適區(qū)（Comfort Zone）、忍耐區(qū)（Tolerance Zone）、危險(xiǎn)區(qū)（DamagerZone） 。針對不同區(qū)域，提出相應(yīng)的情緒計(jì)算方法。

、為區(qū)域邊界，為資源的當(dāng)前需求量。當(dāng)前資源較為充足時(shí)，處于舒適區(qū)，資源獲取情緒就較小，且小于資源需求量本身。當(dāng)資源需求較大，進(jìn)入忍耐區(qū)時(shí)，資源獲取情緒值等于資源需求值。當(dāng)資源需求很大時(shí)，獲取情緒就是資源需求量的放大，從而增加該資源獲取行為受選的幾率。為實(shí)現(xiàn)資源獲取行為的連續(xù)實(shí)施，避免“顫抖”現(xiàn)象出現(xiàn)， 資源需求情緒的時(shí)間函數(shù)公式為：

（） = （）（） + （（） + （））

其中（）為環(huán)境資源分布變量，（0，1）為滯后系數(shù)。

另一方面，時(shí)間的度量上的離散特點(diǎn)，使得社會經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中的許多問題適宜于作為離散系統(tǒng)來處理，特別是，隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，大量連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)由于采用數(shù)字計(jì)算機(jī)來進(jìn)行分析和控制的需要，而通過離散化而化為離散時(shí)間系統(tǒng)來處理，離散時(shí)間系統(tǒng)的重要性變得越來越突出。而穩(wěn)定性是系統(tǒng)的一個(gè)基本結(jié)構(gòu)特性，穩(wěn)定性問題是系統(tǒng)理論研究的一個(gè)重要課題，對大多數(shù)情形，穩(wěn)定是控制系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行的前提條件，本文基于Lyapunov穩(wěn)定性理論討論了資源需求情緒的時(shí)間函數(shù)構(gòu)成的系統(tǒng)穩(wěn)定性問題。在假定環(huán)境資源分布變量資源函數(shù)是按時(shí)間衰減的條件下，資源需求情緒的時(shí)間函數(shù)系統(tǒng)是穩(wěn)定的。

1 系統(tǒng)描述與穩(wěn)定性分析

考慮如下資源需求情緒時(shí)間函數(shù)構(gòu)成的系統(tǒng)：

（） = （）（） + （（） + （）） （1）

（1）可以變換為：（）= （） （2）

其中（）為一階差分，滿足（） = （）（）

假設(shè)1：環(huán)境資源分布變量函數(shù)（）為衰減函數(shù)

即滿足條件：（ + 1）<（），也即（）的一階差分，

（）<0 （3）

假設(shè)2：（）資源有需求，所以必定有

（ + 1）>0，（）>0 （4）

定理1：在假設(shè)1，2成立的條件下，系統(tǒng)（1）是穩(wěn)定的。

證明：由系統(tǒng)（1）等價(jià)于（2），所以：

構(gòu)造Lyapunov函數(shù)

（） = （ （））2，則對其求一階差分得到：

（） = （ （ + 1））2（ （ ））2，根據(jù)式（2）有：

= （ （ + 1））2（ （））2

= （ ）2[（ + 1）2 （）]

根據(jù)式（3）（4），從而 （）<0，所以上述離散系統(tǒng)（1）是穩(wěn)定的。

2 結(jié)論

本文基于Lyapunov穩(wěn)定性理論和混沌同步相關(guān)方法討論了資源需求情緒的時(shí)間函數(shù)構(gòu)成的系統(tǒng)穩(wěn)定性，在假定環(huán)境資源分布變量資源函數(shù)是按時(shí)間衰減的條件下，即（1）（ + 1）<（），（2）（）資源有需求，（ + 1）>（），（）>0，則資源需求情緒的時(shí)間函數(shù)系統(tǒng)是穩(wěn)定的。

基金項(xiàng)目：航空基金（2013ZD55006）；河南省高等學(xué)校青年骨干教師資助計(jì)劃項(xiàng)目；河南省教育廳科學(xué)技術(shù)重點(diǎn)項(xiàng)目（14A110027）

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