Nghiên cứu ứng dụng hệ thống đa tác tử trong quản lý sóng thần ở việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGUYỄN PHƯƠNG ANH HÙNG CƯỜNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG HỆ THỐNG ĐA TÁC TỬ TRONG QUẢN LÝ SÓNG THẦN Ở VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGUYỄN PHƯƠNG ANH HÙNG CƯỜNG HÀ NỘI, NĂM 2021 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG HỆ THỐNG ĐA TÁC TỬ TRONG QUẢN LÝ SÓNG THẦN Ở VIỆT NAM Ngành (chuyên ngành) : Công nghệ thông tin Mã số: 8480201 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Lê Nguyễn Tuấn Thành HÀ NỘI, NĂM 2021 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ thân Các kết Luận văn thạc sĩ trung thực, không chép từ nguồn hình thức nào.Việc tham khảo nguồn tài liệu (nếu có) thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Học viên thực Chữ ký Nguyễn Phương Anh Hùng Cường LỜI CÁM ƠN Lời đầu tiên, em xin chân thành gửi lời cám ơn tới thầy cô trường Đại học Thủy Lợi nói chung thầy giáo Khoa Cơng nghệ thơng tin nói riêng, người nhiệt tình giảng dạy truyền đạt kiến thức cần thiết suốt thời gian em học tập trường để em hồn thành tốt q trình học tập Đặcbiệt,emxingửilờicảmơnchânthànhvàsâusắcđếnTS.LêNguyễnTuấnThành, ngườiđãtrựctiếphướngdẫntậntìnhchỉbảoemtrongsuốtqtrìnhlàmLuậnvănthạc sĩ Dokiếnthứccịnhạnhẹpvàkhảnăngcịnhạnchế,kinhnghiệmthựctếkhơngcónhiều, thời gian có hạn nên Luận văn thạc sĩ cịn nhiều điểm thiếu sót Kính mong q thầy bạn thơng cảm, đưa góp ý quý báu để Luận văn thạc sĩ em hoàn thiệnhơn Em xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC DANH MỤC CÁCHÌNHẢNH v DANH MỤCBẢNGBIỂU vi DANH MỤC CÁC TỪVIẾTTẮT .vii MỞĐẦU CHƯƠNG 1.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐATÁCTỬ Giới thiệu hệ thống đatáctử 1.1.1 Giới thiệu chung vềtáctử 1.1.2 Khái niệm hệ đatáctử 1.1.3 Các đặc điểm hệ đatáctử 1.1.4 Thách thức hệ thống đatáctử 1.1.5 Ứng dụng hệ thống đatáctử 10 1.2 Phân loại hệ thống đatáctử 11 1.2.1 Kiến trúcbêntrong 11 1.2.2 Tổ chức tác tửtổngthể 13 1.3 Giao tiếp hệ thống đatáctử 19 1.3.1 Giao tiếpcục 19 1.3.2 Bảngđen 20 1.3.3 Ngôn ngữ giao tiếp củatáctử 21 1.4 Quá trình định hệ thống đatáctử 24 1.4.1 CânbằngNash 24 1.4.2 Phương pháp loại bỏ lặplại 24 1.5 Sự phối hợp hệ thống đatáctử 25 1.5.1 Phối hợp thông quagiaothức 26 1.5.2 Phối hợp quađồthị 27 1.5.3 Phối hợp thông qua mơ hìnhniềmtin 28 1.6 Quá trình học hệ thống đatáctử .28 1.6.1 Học tậpchủđộng .29 1.6.2 Học tậpphảnứng .30 1.6.3 Học tập dựa trênhệquả 30 1.7 Mô hình hố mơ đatáctử 32 1.7.1 Giới thiệu mô hìnhhóa 32 1.7.2 Giới thiệu vềmôphỏng 33 1.7.3 Một số tảng mô hình hóa mơ đatáctử .34 1.7.4 NềntảngNetLogo 36 1.8 Tổngkếtchương .39 CHƯƠNG 2.1 MƠ HÌNH HỐ BÀI TỐN SƠ TÁNSĨNGTHẦN .40 Bài tốn sơ tánsóngthần 40 2.1.1 Khái niệm vềsóngthần 40 2.1.2 Thực trạng nghiên cứu sóng thần ởViệtNam 45 2.1.3 Mức độ nguy hiểm sóng thần khu vựcbiểnĐơng 46 2.1.4 Bài tốn sơ tánsóngthần 50 2.2 Khảo sát mơ hình sơ tán sóng thần đượcphát triển .51 2.3 Xây dựng mơ hình sơ tán sóng thần Đà Nẵng,ViệtNam 52 2.3.1 Miêu tả khu vựcnghiêncứu .52 2.3.2 Miêu tả cáctáctử .54 2.3.3 Miêu tả vận động củasóng thần 55 2.4 Tổngkếtchương .55 CHƯƠNG MƠ PHỎNG MƠ HÌNH SƠ TÁNSĨNGTHẦN .56 3.1 Cài đặtmơhình 56 3.2 So sánh chiến thuật sơ tán cho kháchdulịch 60 3.3 Hiệu việc nhận thức đầy đủ khu vực bịảnhhưởng .63 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNGPHÁTTRIỂN 65 TÀI LIỆUTHAMKHẢO 66 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Mơ hình tác tử trí tuệ nhân tạo đề xuất Russell Norvig vào năm1995[2] Hình 1.2 Các khối xây dựng điển hình tác tửtựtrị Hình 1.3 Phân loại hệ thống đa tác tử dựa thuộc tính khácnhau[1] .12 Hình 1.4 Kiến trúc tác tử phâncấp[1] 13 Hình 1.5 Một ví dụ “Superholon” với vòng lồng tương tự kiến trúc đatác tử phâncấp[1] 15 Hình 1.6 Kiến trúc đa tác tử liên minh sử dụng nhóm chồngchéo[1] 16 Hình 1.7 Kiến trúc đa tác tử nhóm với chế độ xem phần nhómkhác[1] 18 Hình 1.8 Giao tiếp táctử[1] 19 Hình 1.9 Giao tiếp bảng đen táctử[1] 20 Hình 1.10 Giao tiếp bảng đen sử dụng giao tiếp từ xa nhóm táctử[1] 21 Hình 1.11 KQML - Cấu trúc ngôn ngữ phânlớp[1] 23 Hình 1.12 Phân loại cơng cụ, tảng mơ hình mơ đa táctử[4] 35 Hình 1.13 Cửa sổ hiển thị giao diện mơ hình đàn kiến kiếm thức ăn, cung cấp sẵn thư việncủaNetLogo 38 Hình 1.14 Cửa sổ hiển thị thơng tin củamơhình 38 Hình 1.15 Cửa sổ hiển thị mã nguồn củamơhình .39 Hình 2.1 Vận tốc lan truyền sóng thần với độ sâu khácnhau[6] 41 Hình 2.2 Sóng thần hình thành động đất đới hútchìm[6] 42 Hình 2.3 Sóng thần hình thành trượt lởđất[7] 42 Hình 2.4 Thiệt hại thảm hoạ động đất, sóng thần gây Nhật Bản ngày11/03/2011 44 Hình 2.5 Bản đồ kiến tạo khu vực biển Đơng NamÁ[7] 46 Hình 2.6 Bản đồ địa chấn kiến tạo lãnh thổ ViệtNam[8] 47 Hình 2.7 Sơ đồ phân bố vùng nguồn sóng thần BiểnĐơng[9] 50 Hình 2.8 Mạng lưới đường khu vực nghiên cứu trích xuất từOpenStreetMap 53 Hình 2.9 Vị trí điểm trú ẩn khu vựcnghiêncứu .54 Hình 3.1 Giao diện tổng quan mơ hình sơ tán sóng thần tạiĐàNẵng 56 Hình 3.2 Mơ hình sau thiết lậphoànthành .57 Hình 3.3 Giao diện tham số đầu vào tác tử người phương tiện giaothơng.59Hình 3.4 Các tùy chọn khác trongmơhình .59 Hình 3.5 Kết chạy mơ hình sơ tán sóng thần tạiĐàNẵng .60 Hình 3.6 Tỷ lệ phần trăm thương vong dân địa khách du lịch, theo thờigianthực 64 Hình 3.7 Tỷ lệ phần trăm sơ tán thành công vào địa điểm trú ẩn dân địa vàkhách du lịch, theo thờigianthực 64 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Thiết lập điểmtrúẩn 57 Bảng 3.2 Giá trị cho tham số đầu vào củamơhình 58 Bảng 3.4 Kết mô với chiến thuật sơ tán theo hiệu ứngđámđông .61 Bảng 3.5 Kết mô với chiếnthuật“wandering” 62 Bảng 3.6 Kết mô với chiến thuật“followingrescuers/locals” .62 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TÊN VIẾT TẮT TỪ ĐẨY ĐỦ NGHĨA TIẾNG VIỆT MAS Multi Agent System Hệ thống đa tác tử ABM Agent-based modeling Mơ hình hóa dựa tác tử ABMS Agent-based modeling and Mơ hình hóa mô dựa simulation tác tử Least cost distance Mơ hình khoảng cách chi phí LCD tối thiểu GIS Geographic information Hệ thống Thông tin Địa lý systems ACL Agent Communication Ngôn ngữ giao tiếp tác tử Language KIF Knowledge Interchange Format Định dạng trao đổi tri thức KQML Knowledge Query and Ngôn ngữ thao tác truy vấn Manipulation Language tri thức Foundation for Intelligent Mơhìnhchotáctửvậtlýthơngminh FIPA Physical Agent MỞ ĐẦU Hoạt động địa chất vành đai lửa Thái Bình Dương ngun nhân dẫn đến hàng loạt vụ sóng thần có sức tàn phá kinh hoàng lịch sử nhân loại Tối ngày 22 tháng 12 năm 2018, trận sóng thần xảy sau hoạt động núi lửa Anak Krakatau Trận sóng thần xuất sau mảng rộng 0.64 km vng sườn tây namnúilửaAnakKrakatauđổsụpxuốngbiển,gâylởđấtdướibiển Sóngthầnkếthợp với triều cường tạo sóng cao m, cơng vùng bờ biển phía nam đảo Sumatra phía tây đảo Java Thảm họa khiến 373 người thiệt mạng, 1459 người bị thương 128 người tích Trước trận sóng thần xảy ravàongày28tháng09năm2018, cũngtạithànhphốDonggalavàPalu,trênđảoTrungSulawesithuộcIndonesiađãliêntụchứngchịuhaitrậnđộngđấtmạnh6,1độRichtervà7,5 độRichterlàmrungchuyểncảkhuvực.Tồnbộvịnhđãbịtấncơngbởisóngthầnvớichiềucaotừ2,2mđến6mvàvàosâutrongđấtliền khoảng 500m tính từ bờ biển Sóng thần cướp sinh mạng 2073 người, làm 10679 người bị thương 680nạnnhânmấttích.Nhữngthiệthạivềngườivàtàisảnnàydonhữngtrậnsóngthần gây phải nhiều năm khắc phụcđược Để giảm thiểu thiệt hại gây thảm hoạ thiên nhiên, nhà nghiên cứu đề xuấtnhiềucáchtiếpcận.Mộttrongsốcáccáchtiếpcậnđượcsửdụngnhiềulàmơhình hố mơ hệ thống quản lý thiên tai, hệ thống đa tác tử sử dụng phổ biến Hệ thống đa tác tử cách tiếp cận có ưu điểm giúp cho mơ hình hố, mơ phân tích nhiều tốn phức tạp thực tế mà hệ thống khác khó làm Hệ thống đa tác tử bao gồm tập hợp tác tử tương tác lẫn giao tiếp với môi trường xung quanh nhằm đạt mục tiêu chúng Khi sử dụng hệ thống đa tác tử, ta thu kết mơ tốn phức tạp thực tế cách hiệu Nhờ kết cải thiện này, trình định hỗ trợ xác cải thiện chất lượng quản lý khủnghoảng