(Luận văn thạc sĩ) mô phỏng và đánh giá mạng xe buýt sử dụng cách tiếp cận đa tác tử

5

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt
GAMA
GAML
GIS
MAS
PEAS

Tiếng Anh
Gis
&
Agent
based
Modelling Architecture
Gis
&
Agent
based
Modelling Language
Geographic
Information
Systems
Multi-Agent System
Performance
measure,
Environment,
Actuators,
Sensors.

Nghĩa Tiếng Việt
Mơ hình kiến trúc dựa trên tác tử
và thông tin địa lý.
Ngôn ngữ mô hình dựa trên tác
tử và thơng tin địa lý
Hệ thống thông tin địa lý
Hệ thống đa tác tử
Độ đo thực hiện, Môi trƣờng
xung quanh, Bộ tác động, Bộ
cảm nhận.


6

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Bảng hành động của tác tử máy hút bụi trong hình 1.2 ...................... 13
Bảng 1.2. Ví dụ các loại tác tử và mơi trƣờng tác nghiệp................................... 16
Bảng 1.3. Liệt kê đặc tính một số kiểu mơi trƣờng............................................. 17

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Tác tử tƣơng tác với môi trƣờng xung quanh ..................................... 12
thông qua bộ cảm nhận và bộ tác động. .............................................................. 12
Hình 1.2. Một máy hút bụi với hai vị trí ............................................................. 13
Hình 1.3. Lƣợc đồ mơ tả tác tử phản xạ đơn....................................................... 18
Hình 1.4. Lƣợc đồ mơ tả tác tử phản xạ dựa trên mơ hình ................................. 18
Hình 1.5. Lƣợc đồ mơ tả tác tử dựa trên đích. .................................................... 19
Hình 1.6. Lƣợc đồ mô tả tác tử dựa trên lợi ích .................................................. 20
Hình 1.7. Mơ hình chung của một tác tử có khả năng học. ............................... 20
Hình 2.1. Giao diện khi khởi động GAMA v1.5 ................................................ 30

Hình 2.2. Các thành phần chính của GAMA ...................................................... 31
Hình 2.3. Cách xem thơng tin agent .................................................................... 35
Hình 3.1. Các thành phần của mơ phỏng ............................................................ 38
Hình 3.2. Vai trị và sự tƣơng tác giữa các tác tử................................................ 39
Hình 3.3. Bản đồ hệ thống đƣờng Hà Nội (hanoi_lines) .................................... 40
Hình 3.4. Bảng thuộc tính của bản đồ hanoi_lines ............................................. 41
Hình 3.5. Bảng thuộc tính của bản đồ hanoi_point_all....................................... 41
Hình 3.6. Bản đồ khu dân cƣ ở Hà Nội ............................................................... 42
Hình 3.7. Mơi trƣờng của hệ thống ..................................................................... 42


7

Hình 3.8: Hành vi của tác tử xe buýt .................................................................. 43
Hình 3.9: Hành vi của tác tử Traveler ................................................................. 45
Hình 3.10. Giao diện chƣơng trình trong chế độ thiết kế ................................... 48
Hình 3.11. Giao diện chƣơng trình ở chế độ mơ phỏng...................................... 49
Hình 3.12. Menu agent ........................................................................................ 49
Hình 3.13. Species Inspector ............................................................................... 49
Hình 3.14. Một lát cắt quan sát tỉ lệ ngƣời đi bộ, đi ô tô, đi xe buýt .................. 50
Hình 3.15. Một lát cắt bảng quan sát trạng thái của ngƣời. ................................ 50


8

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................................... 3
LỜI CẢM ƠN............................................................................................................................. 4
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT................................................................. 5

DANH MỤC CÁC BẢNG ......................................................................................................... 6
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .................................................................................... 6
MỤC LỤC .................................................................................................................................. 8
MỞ ĐẦU .................................................................................................................................. 10
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÁC TỬ VÀ HỆ THỐNG ĐA TÁC TỬ ............................ 12
1.1.

Giới thiệu về tác tử. .............................................................................................. 12
1.1.1. Định nghĩa tác tử. ....................................................................................... 12
1.1.2. Tác tử hợp lý ............................................................................................... 14
1.1.3. Môi trƣờng tác nghiệp. ............................................................................... 15
1.1.4. Các kiểu tác tử cơ bản ................................................................................ 17
1.1.5. Cơ sở tri thức của tác tử.............................................................................. 21

1.2. Tổng quan về hệ thống đa tác tử.................................................................................... 21
1.2.1. Khái niệm hệ thống đa tác tử ...................................................................... 21
1.2.2. Lợi ích của việc áp dụng hệ thống MAS để mô phỏng giao thơng. ........... 23
CHƢƠNG 2: MƠ PHỎNG GIAO THƠNG............................................................................. 25
VÀ NỀN TẢNG MÔ PHỎNG GAMA.................................................................................... 25
2.1. Giới thiệu ....................................................................................................................... 25
2.2. Một số phần mềm mô phỏng giao thông. ...................................................................... 26
2.2.1. Phần mềm mô phỏng giao thông ARCADY, TRANSYT [16]. ................. 27
2.2.2. Mô phỏng giao thông với VISSIM [16] ..................................................... 27
2.3. Nền tảng mô phỏng Gama [17] ..................................................................................... 28
2.3.1. Giới thiệu .................................................................................................... 28
2.3.2. Tính năng của GAMA ................................................................................ 31


9
2.3.3. Các công cụ GAMA hỗ trợ......................................................................... 32

CHƢƠNG 3: XÂY DỰNG MƠ HÌNH MƠ PHỎNG MẠNG XE BT VÀ PHÂN TÍCH
KẾT QUẢ ................................................................................................................................. 36
3.1. Một số đặc điểm của hệ thống xe buýt ở Việt Nam ...................................................... 36
3.1.1. Thực trạng................................................................................................... 36
3.1.2. Cấu trúc tĩnh của mạng xe buýt .................................................................. 36
3.2. Lợi ích của việc mơ phỏng mạng xe bt...................................................................... 37
3.3. Các ý tƣởng xây dựng hệ thống ..................................................................................... 38
3.3.1. Môi trƣờng của hệ thống. ........................................................................... 39
3.3.2. Xây dựng tác tử đóng vai trị xe bt (Bus agent) ...................................... 43
3.3.3. Xây dựng tác tử đóng vai trị ngƣời tham gia giao thông (Traveler agent) 45
3.4. Thực nghiệm .................................................................................................................. 47
3.4.1. Giới thiệu về phần mềm mô phỏng ............................................................ 47
3.4.2. Kết quả thử nghiệm .................................................................................... 50
KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN................................................................................ 52
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................ 53


10

MỞ ĐẦU
Sự phát triển của hệ thống đƣờng giao thông cơng cộng địi hỏi phảiđáp
ứng nhu cầu nâng cao chất lƣợng dịch vụ và kinh tế. Tuy nhiên, do điều kiện về
mặt pháp lý, tài chính, thời gian…nên rất khó, thậm chí là khơng thể làm các thí
nghiệm trực tiếp để đƣa ra giải pháp phát triển hệ thống giao thơng cơng cộng.
Hơn nữa, với kích thƣớc và sự phức tạp của hệ thống giao thông nên chúng ta
không thể thiết lập mơ hình lý thuyết cho hệ thống. Vì vậy, mơ phỏng là một
giải pháp để phân tích và lập kế hoạch cho hệ thống giao thông công cộng.
Đã có một loạt các cơng cụ giao thơng từ các nghiên cứu khoa học để ứng
dụng trong đào tạo, lập kế hoạch và mô phỏng. Tuy nhiên các công cụ này
thƣờng tập trung vào vấn đề dự toán nhu cầu, rất ít các mơ hình mơ phỏng đƣa

ra hành vi của ngƣời tham gia giao thông và hoạt động cụ thể của các phƣơng
tiện. Luận văn này sẽ trình bày một công cụ mô phỏng mạng xe buýt dựa trên
cách tiếp cận đa tác tử gồm những đặc trƣng này và cho phép đánh giá mạng xe
buýt theo không gian và thời gian.
Việc áp dụng cách tiếp cận đa tác tử để mô phỏng giao thông là một cách
tiếp cận linh hoạt để định nghĩa các hành vi tự trị. Khơng có những ràng buộc
trên mức độ mơ hình, tức là một tác tử có thể mơ tả một thực thể đơn giản nhƣ là
một tập hợp các thực thể đƣợc liên kết. Ví dụ, trong mơ hình mạng xe buýt, tác
tử xe buýt đại diện cho phƣơng tiện, ngƣời lái xe của nó và một tập các hành
khách.
Hơn nữa, hiện nay đã tồn tại một số kỹ thuật và nền tảng mô phỏng hƣớng
tác tử nhƣ NetLogo, Repast, Gama…Luận văn sử dụng Gama làm nền tảng mô
phỏng cho chƣơng trình của mình vì so với NetLogo, Gama là chƣơng trình mã
nguồn mở; so với Repast, Gama hỗ trợ hồn toàn về mặt soạn thảo.
Luận văn đã sử dụng input làhệ thống các bản đồ dạng shapefile: Bao gồm
bản đồ đƣờng Hà Nội và bản đồ các trạm xe buýt ở Hà Nội. Sau đó dùng phần
mềm Qgis đểvẽ các trạm và tuyến xe buýt số 16. Từ những dữ liệu ban đầu này,
mô phỏng mô tả sử phát triển của một mạng lƣới xe buýt. Hoạt động của mạng
lƣới xe buýt là kết quả từ hành vi của các thực thể và sự tƣơng tác giữa chúng.
Đây là mô phỏng ở mức vĩ mơ cho phép ngƣời xem có thể quan sát sự di chuyển
của xe buýt và ngƣời tham gia giao thơng trên hệ thống đƣờng. Từ đó đƣa ra
những quyết định hợp lý.


11

Luận văn đƣợc trình bày theo hình thức từ trên xuống. Bắt đầu mỗi phần
đều đƣa ra những khái niệm cơ bản và qui định cho phần trình bày tiếp theo
nhằm mục đích giúp dễ dàng trong khi đọc, dần dần đi sâu vào tìm hiễu rõ hơn
những vấn đề liên quan.

Cấu trúc của luận văn nhƣ sau:
Mở đầu.
Chương 1: Chương này sẽ trình bày về tác tử, các loại tác tử cơ bản, môi
trường tác nghiệp và hệ thống đa tác tử cũng như lợi ích của việc áp dụng hệ
thống đa tác tử để mô phỏng giao thông.
Chương 2: Chương này sẽ giới thiệu về mô phỏng, một số phần mềm mô
phỏng hiện nay, đồng thời giới thiệu nền tảng mô phỏng Gama được sử dụng để
hỗ trợ cho việc xây dựng mơ hình trong luận văn.
Chương 3: Chương này sẽ trình bày cấu trúc của mạng xe bt và lợi ích
của việc mơ phỏng mạng xe bt. Cuối cùng, chương 3đi vào trình bày cách xây
dựng mơ hình trong luận văn và phân tích kết quả thu được.
Kết luận: Phần này trình bày tổng hợp các kết quả thực hiện luận văn và
phương hướng nghiên cứu tiếp theo về các nội dung trong luận văn.


12

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÁC TỬ VÀ HỆ THỐNG ĐA TÁC TỬ
Chƣơng này tìm hiểu về tác tử và hệ thống đa tác tử cũng nhƣ những lợi
ích của việc áp dụng cách tiếp cận đa tác tử để mơ phỏng giao thơng. Những
hình vẽ và lý thuyết của chƣơng này chủ yếu đƣợc lấy từ các tài liệu [2], [4], [7],
[8], [11], [14].
1.1. Giới thiệu về tác tử.
Tác tử là một khái niệm tƣơng đối mới và hiện nay đƣợc rất nhiều các nhà
nghiên cứu quan tâm. Dƣới đây luận văn sẽ trình bày một số khái niệm và đặc
điểm của tác tử.
1.1.1. Định nghĩa tác tử.
Có rất nhiều định nghĩa về tác tử đã đƣợc đƣa ra nhƣng cho đến nay vẫn
chƣa có một khái niệm nào đƣợc coi là chung nhất cho tác tử. Luận văn xin nêu
ra một định nghĩa đƣợc đƣa ra bởi Russell S. and Norvig P. nhƣ sau:

“Tác tử là bất cứ cái gì (con người, người máy, software robots, các bộ
ổn nhiệt ,…) có khả năng cảm nhậnmơi trườngxung quanh (environment) nó
thơng qua bộcảm nhận (sensors) và hành động phù hợp theo mơi trường đó
thơng qua bộtác động (actuators)”.
Ví dụ tác tử con ngƣời có mắt, tai, mũi… là bộ cảm nhận và tay, chân,
miệng… là bộ tác động; Tác tử Robot dùng camera, các bộ truy tìm tín hiệu
hồng ngoại là bộ cảm nhận và các loại động cơ (motors) là bộ tác động.Ở đây ta
chỉ xét các tác tử nhân tạo nhƣ robot, phần mềm máy tính…
Kiến trúc của tác tử đƣợc minh họa nhƣ sau:

Hình 1.1. Tác tử tƣơng tác với môi trƣờng xung quanh
thông qua bộ cảm nhận và bộ tác động.


13

Một cách khái quát, một tác tử có thể biểu diễn bằng một hàm tác tử: là
hàm ánh xạ từ lịch sử nhận thức tới các hành động:
f: P*  A
Ta dùng thuật ngữ nhận thức (percept) để chỉ tín hiệu tri giác nhận đƣợc
của tác tử. Mỗi chuỗi nhận thức của tác tử có tính lịch sử và ở mỗi thời điểm
tác tử chọn tác động phụ thuộc vào chuỗi nhận thức có đƣợc tới lúc đó. Dựa trên
chuỗi nhận thức, tác tử chọn ứng xử đƣợc mô tả nhƣ là hàm tác tử (agent
function) và có thể biểu diễn bởi bảng. Bảng là đặc trƣng ngoài của hàm tác tử
cịn bên trong là một chƣơng trình. Cần phân biệt hàm tác tử(mơ tả tốn học) và
chƣơng trính cài đặt.
Ví dụ thế giới (world)máy hút bụi hình 1.2. Máy có hai vị trí trong các
hình vng A, B. Máy nhận thức bẩn hay sạch và có thể chuyển động sang phải,
sang trái, hút bụi hay khơng làm gì cả.

Hình 1.2. Một máy hút bụi với hai vị trí
Bảng hành động của tác tử máy hút bụi.
Chuỗi các nhận thức
Hành động
[A, Sạch]
Di chuyển sang phải
[A, Bẩn]
Hút bụi
[B, Sạch]
Di chuyển sang trái
[B, Bẩn]
Hút bụi
[A, Sạch], [A, Sạch] Di chuyển sang phải
[A, Sạch], [A, Bẩn]
Hút bụi
…
Bảng 1.1. Bảng hành động của tác tử máy hút bụi trong hình 1.2
Tùy theo phƣơng thức xử lý mà ta có các loại tác tử khác nhau. Ở đây,
luận văn chỉ trình bày về tác tử hợp lý.


14

1.1.2. Tác tử hợp lý
Tác tử hợp lý là tác tử cần phấn đấu để “làm đúng việc cần làm”, dựa trên
những gì nó nhận thức (nhận biết) đƣợc và dựa trên các hành động mà nó có thể
thực hiện. Một hành động đúng (hợp lý) ở đây là hành động giúp cho tác tử đạt
đƣợc thành công cao nhất đối với mục tiêu đặt ra.
1.1.2.1. Đánh giá hiệu quả hoạt động của tác tử hợp lý.
Ta đánh giá hiệu quả hoạt động của tác tử thông qua một độ đo thực hiện:

là tiêu chuẩn để đánh giá mức độ thành công trong hoạt động của một tác tử.
Khi một tác tử đƣợc thả vào một mơi trƣờng, nó phải tạo ra một chuỗi tác động
phù hợp với các nhận thức mà nó tiếp nhận. Tất nhiên khơng có một độ đo
chung cho mọi tác tử. Tuy nhiên ta cần có độ đo khách quan đặt ra cho ngƣời
thiết kế mỗi tác tử.
Ví dụ tiêu chí đánh giá hiệu quả hoạt động của một tác tử máy hút bụi có
thể là: mức độ làm sạch, thời gian hút bụi, mức độ điện năng tiêu tốn, mức độ
tiếng ồn gây ra,…
Cần thiết kế độ đo phù hợp với môi trƣờng muốn có hơn là phù hợp với
tác tử.Lựa chọn độ đo là vấn đề khó…
1.1.2.2. Tính chất của tác tử hợp lý.
Để mô tả rõ hơn về tác tử hợp lý, luận văn sẽ trình bày một số tính chất
của nó.
* Tính hợp lý. Tính hợp lý của tác tử tại mỗi thời điểm đã cho phụ thuộc vào
bốn yếu tố.





Độ đo thực hiện đã xác định trƣớc.
Tri thức của tác tử đã có về mơi trƣờng.
Chuỗi nhận thức mà tác tử có tới lúc đó.
Tác động mà tác tử có thể thực hiện.
Đối với mỗi chuỗi nhận thức có đƣợc, một tác tử hợp lý sẽ chọn tác động
hƣớng tới cực đại độ đo thực hiện dựa trên các thông tin đƣợc cung cấp bởi
chuỗi nhận thức và các tri thức đƣợc sở hữu bởi tác tử đó.
Xét tác tử hút bụi và giả sử:
 Độ đo thực hiện : thƣởng một điểm cho mỗi ô sạch ở mỗi bƣớc và có 100
bƣớc.

 Phân phối bụi và vị trí ban đầu chƣa biết.


15

 Chỉ có các tác động sang phải, trái , hút hoặc khơng làm gì.
 Tác tử nhận thức đúng vị trí của nó và biết có bụi hay khơng.
* Tính qn thơng, học và tự trị (omniscience, learning và autonomy).
Một tác tử quán thông biết đƣợc các kết cục hiện thời về tác động của nó
và cho đƣợc các tác động phù hợp. Tuy vậy thực tế khơng có. Ví dụ người qua
đường.
Do đó cần cực đại độ đo kỳ vọng chứ không phải cực đại thực.
Một tác tử tự trị là một tác tử mà các hành động của nó đƣợc quyết định
bởi chính kinh nghiệm của tác tử đó (cùng với khả năng học và thích nghi).
Trên đây là một số đặc điểm chung của tác tử nhƣng chƣa đầy đủ. Để có
thể mơ tả đƣợc đầy đủ các đặc điểm của tác tử, ta phải đặt nó vào mơi trƣờng mà
trong đó có sự tham gia của nhiều tác tử. Trong mục tiếp theo, luận văn xin giới
thiệu về môi trƣờng tác nghiệp mà tác tử hoạt động trong đó.
1.1.3. Mơi trƣờng tác nghiệp.
Phần này sẽ đặc tả mơi trƣờng tác nghiệp (task environment) và trình bày
các kiểu mơi trƣờng tác nghiệp. Đây là bài tốn mà tác tử cần giải.
1.1.3.1. Đặc tả môi trường tác nghiệp
Để thiết kế một tác tử thông minh (hợp lý), trƣớc tiên ta cần đặc tả độ đo
thực hiện, môi trƣờng xung quanh, bộ tác động và bộ cảm nhận(PEAS) càng đầy
đủ càng tốt.
Sau đây là ví dụ đặc tả môi trƣờng tác nghiệp của một số tác tử:
Độ đo thực
hiện (P)
Tác tử lái An
tồn,

xe taxi
nhanh, đúng
luật
giao
thơng, mức độ
hài lịng của
khách hàng,
tối ƣu lợi
nhuận,…
Tác
tử Mức độ sức
chuẩn đoán khỏe của bệnh
Loại tác tử

Môi trƣờng
xung quanh (E)
Các con đƣờng
(phố),
các
phƣơng tiện khác
cùng tham gia
giao
thông,
những ngƣời đi
bộ, các khách
hàng, …
Bệnh nhân, bệnh
viện, nhân viên y

Các bộ tác

động (A)
Bánh lái, chân
ga, phanh, đèn
tín hiệu, còi
xe, …

Các bộ cảm
nhận (S)
Máy
quay,
đồng hồ tốc
độ, GPS, đồng
hồ đo khoảng
cách
quãng
đƣờng, các bộ
cảm
biến
động cơ, …
Hiển thị trên Bàn phím để
màn hình các nhập
các


16

Các bộ tác
Các bộ cảm
động (A)
nhận (S)

y tế
câu hỏi, các thơng tin về
xét nghiệm, triệu chứng,
các
chuẩn các trả lời của
đốn, các điều bệnh nhân đối
trị, các chỉ với các câu
dẫn, …
hỏi, …
Tác tử nhặt Tỷ lệ bao Dây
chuyền Cánh tay và Máy quay, các
đồ vật
nhiêu % các chuyển động trên bàn tay đƣợc bộ cảm biến
đồ vật đƣợc đó có các đồ vật, kết nối…
các góc độ
đặt vào đúng các
thùng
(các hƣớng)…
các thùng…
đựng…
…
…
…
…
…
Bảng 1.2. Ví dụ các loại tác tử và môi trƣờng tác nghiệp
Loại tác tử

Độ đo thực
Môi trƣờng

hiện (P)
xung quanh (E)
nhân, cực tiểu tế, …
hóa các chi
phí, các việc
kiện cáo, …

1.1.3.2. Các kiểu môi trường
Phạm vi của môi trƣờng tác nghiệp khá rộng lớn. Tuy nhiên chúng ta có
thể phân loại chúng theo một số khía cạnh nhỏ. Sau đây luận văn sẽ trình bày
một số khía cạnh của môi trƣờng tác nghiệp.
 Quan sát đầy đủ hay từng phần?.
Tác tử có thể biết về trạng thái đầy đủ tại mỗi thời điểm hóặc quan sát
từngphần do nhiễu, bộ cảm nhận khơng chính xác.
 Tất định hay ngẫu nhiên?
Nếu trạng thái tiếp theo của mơi trƣờng hồn tồn đƣợc xác định nếu biết
trạng thái và tác động hiện thời thì gọi là mơi trƣờng có tính tất định, cịn lại là
ngẫu nhiên. Môi trƣờng tất định đƣợc xác định mà khơng có tác động của tác tử
khác gọi là môi trƣờng chiến lƣợc.
 Phân đoạn hay tuần tự?
Trong môi trƣờng phân đoạn, các thí nghiệm với tác tử chia thành các
đoạn thành phần.Trong mỗi đoạn này tác tử nhận thức và thực hiện tác động
riêng rẽ, các đoạn sau không phụ thuộc vào đoạn trƣớc.
Trong môi trƣờng tuần tự thì quyết định hiện thời có thể ảnh hƣởng tới
quyết định tƣơng lai.


17

 Tĩnh hay động?.

Môi trƣờng biến đổi theo thời gian gọi là động. Ngƣợc lại, môi trƣờng
không thay đổi trong khi tác tử cân nhắc (xem nên đƣa ra hành động nào) gọi là
môi trƣờng tĩnh. Cũng với cách chia này, ta cịn có khái niệm mơi trƣờng bán
động (semi-dynamic) là mơi trƣờng mà khi thời gian trơi qua thì nó khơng thay
đổi, nhƣng hiệu quả hoạt động của tác tử thì thay đổi. Ví dụ: các chƣơng trình
trị chơi có tính giờ.
 Rời rạc hay liên tục?.
Trạng thái, thời gian tác động và nhận thức rời rạc hay liên tục: ví dụ chơi
cờ, lái xe.
 Tác tử đơn hay đa tác tử?.
Một tác tử hoạt động độc lập (không phụ thuộc hay liên hệ với các tác tử
khác) trong một môi trƣờng gọi là tác tử đơn.
Bảng dƣới đây liệt kê một số kiểu môi trƣờng đối với một số tác tử.
Chơi cờ tính giờ

Chơi cờ khơng tính
giờ
Có

Lái xe taxi

Có
Khơng
Quan sát đầy
đủ?
Chiến lƣợc
Chiến lƣợc
Khơng
Tất định?
Khơng

Khơng
Khơng
Phân đoạn?
Bán động
Có
Khơng
Tĩnh?
Có
Có
Khơng
Rời rạc?
Khơng
Khơng
Khơng
Tác tử đơn?
Bảng 1.3. Liệt kê đặc tính một số kiểu mơi trƣờng
Kiểu của mơi trƣờng có ảnh hƣởng quyết định đối với việc thiết kế tác tử.
Môi trƣờng trong thực tế thƣờng có các đặc điểm: Chỉ có thể quan sát đƣợc một
phần, ngẫu nhiên, liên tiếp, thay đổi (động), liên tục và đa tác tử.
1.1.4. Các kiểu tác tử cơ bản
Phần này sẽ phác họa 5 loại tác tử chính: Tác tử phản xạ đơn, tác tử phản
xạ dựa trên mơ hình, tác tử dựa trên mục đích, tác tử dựa trên lợi ích và tác tử có
khả năng học.


18

1.1.4.1. Tác tử phản xạ đơn.
Loại agent này hành động theo một qui tắc (luật) có điều kiện phù hợp với
trạng thái hiện thời (của mơi trƣờng) .

Hình 1.3. Lƣợc đồ mô tả tác tử phản xạ đơn
1.1.4.2.Tác tử phản xạ dựa trên mơ hình.
Khi quan sát từng phần, cần kết hợp thông tin nhận thức hiệnthời với quá
khứ, mỗi tác tử có thể có một trạng thái trong và cập nhật tri thức.
Cập nhật trạng thái trong cóthể từ hai loại tri thức.Thứ nhất có thể cần
thơng tin độc lập với tác tử. Thứ hai là thông tin về ảnh hƣởng của tác động của
tác tử tới mơi trƣờng.
Hình 1.4. mô tả kiến trúc của tác tử dựa trên mơ hình. Khi xử lý thơng tin
ta cần cân nhắc có cài đặt trong mạch logic hay cần đến lý thuyết khoa học đầy
đủ mà nó gọi là mơ hình về thế giới thực. Tác tử sử dụng mơ hình gọi là tác tử
dựa trên mơ hình.

Hình 1.4. Lƣợc đồ mơ tả tác tử phản xạ dựa trên mơ hình


19

1.1.4.3. Tác tử dựa trên mục đích.
Tri thức về trạng thái hiện thời chƣa chắc đủ để quyết định hành vi. Ví dụ
tại ngã tƣ, quyết định của taxi tùy thuộc vào định đi đâu. Nói cách khác ngồi
trạng thái hiện thời, cần có thêm thơng tin đích mơ tả tình trạng mong muốn.
Tác tử kết hợp thơng tin này với thơng tin về kết quả tác động có thể. Tìm kiếm
và lập kế hoạch là lĩnh vực dành cho tìm chuỗi hành động để đạt đƣợc đích của
tác tử.

Hình 1.5. Lƣợc đồ mơ tả tác tử dựa trên đích.
1.1.4.4. Tác tử dựa trên lợi ích.
Trong nhiều mơi trƣờng, thơng tin về các mục tiêu không đủ để đánh giá
hiệu quả của các hành động. Ví dụ: có rất nhiều chuỗi các hành động cho phép

taxi đi đến đích (tức là đạt đến mục tiêu). Nhƣng chuỗi hành động nào nhanh
hơn, an tồn hơn, đáng tin cậy hơn và có chi phí thấp hơn?
Vì vậy cần có sự đánh giá lợi ích đối với tác tử. Hàm lợi ích ánh xạ từ
chuỗi các trạng thái của môi trƣờng tới một giá trị số thực (thể hiện mức lợi ích
đối với tác tử). Chi tiết hóa đầy đủ một hàm lợi íchcho phép quyết định hợp lý
trong haitrƣờng hợp mục đích chƣa đủ để có quyết định hợp lý sau:
1-Các mục đích xung khắc, hàm lợi ích sẽ cân bằng giữa chúng.
2-Có nhiều đích cần đạt mà khơng cái nào chắc chắn. Hàm lợi ích cho
cách tiếp cận trong đó khả năng thành công đƣợc cho bởi trọng số thay cho
đánh giá tầm quan trọng của đích.


20

Hình 1.6. Lƣợc đồ mơ tả tác tử dựa trên lợi ích
1.1.4.5. Tác tử có khả năng học.
Khả năng học cho phép tác tử cải thiện hiệu quả hoạt động của nó. Turing
có đề xuất một phƣơng pháp nhanh là xây dựng các máy học và dạy chúng.
Một tác tử có khả năng học có thể chia làm 4 thành phần:
 Thành phần hành động (thực hiện): đảm nhiệm việc lựa chọn các hành
động.
 Thành phần đánh giá (bình luận): Đánh giá hiệu quả hoạt động.
 Thành phần học: Giúp cải thiện hiệu quả hoạt động dựa trên các đánh giá
để thay đổi (cải thiện) thành phần hành động.
 Thành phần sản sinh kinh nghiệm: có nhiệm vụ đề xuất các hành động
giúp sản sinh ra (dẫn đến) các kinh nghiệm mới.

Hình 1.7. Mơ hình chung của một tác tử có khả năng học.
Quan trọng nhất là thành phần học chịu trách nhiệm cải tiến và thành
phần thực hiện chịu trách nhiệm chọn tác động ngoài. Thành phần thực hiện có

21

thể xem là tác tử đã xét trƣớc,nó lấy nhận thức và quyết định hành động. Thành
phần học dùng thông tin liên hệ ngƣợc từ bộ bình luận để xác định xem cần cải
tiến thế nào để bộ thực hiện hành động tốt hơn về sau.Thiết kế thành phần học
phụ thuộc nhiềuvào thiết kế thành phần thực hiện.Cơ cấu học có thể xây dựng để
cải tiến mọi thành phần của tác tử.Thành phần sản sinh kinh nghiệm chịu trách
nhiệm gợi ý các tác động và dẫn tới các thực nghiệm nhiều thông tin và mới.
1.1.5. Cơ sở tri thức của tác tử
Một cơ sở tri thức là một tập các mệnh đề đƣợc biểu diễn trong một ngơn
ngữ hình thức, cung cấp tri thức cho một tác tử. Tác tử khai thác cơ sở tri thức
mà nó sở hữu trong q trình đƣa ra các hành động.
Các tác tử có thể đƣợc xem xét ở mức tri thức: Tác tử biết những gì? Các
mục tiêu của tác tử là gì? Hay mức cài đặt hệ thống: Các cấu trúc dữ liệu trong
cơ sở tri thức? Các giải thuật sử dụng các tri thức này?
Tác tử cần có 4 khả năng chính:





Thu thập (cập nhật) các tri thức mới.
Cập nhật việc biểu diễn (bên trong tác tử) đối với môi trƣờng xung quanh.
Suy diễn ra các thuộc tính ẩn của mơi trƣờng xung quanh.
Suy luận để đƣa ra các hành động hợp lý.

1.2. Tổng quan về hệ thống đa tác tử
Phần trên đã giới thiệu một số đặc điểm chung nhất, tổng quan nhất về các

tác tử. Tuy nhiên do ứng dụng ngày càng phức tạp, khả năng giải quyết vấn đề
của những tác tử riêng lẻ không đáp ứng đƣợc yêu cầu đặt ra hoặc tác tử trở lên
quá phức tạp. Trong trƣờng hợp đó, hệ thống đa tác tử là một giải pháp thích
hợp. Phần này sẽ giới thiệu về hệ thống đa tác tử và lợi ích của việc áp dụng
cách tiếp cận đa tác tử để mô phỏng giao thông.
1.2.1. Khái niệm hệ thống đa tác tử
Một hệ thống đa tác tử, hay gọi tắt là MAS (Multi-Agent System), là một
hệ thống trong đó có sự có mặt của nhiều tác tử trong một môi trƣờng và có sự
tƣơng tác lẫn nhau giữa chúng.
Các tác tử có thể tƣơng tác với nhau theo nhiều cách. Các hành động đƣa
ra của chúng có thể có tính cạnh tranh, xung đột với các tác tử khác. Hoặc chúng
có thể hợp tác, phối hợp hành động để đạt đƣợc mục tiêu hay thậm chí có thể
cùng lên kế hoạch hành động để đạt đƣợc mục tiêu chung nào đó. Các tác tử có


22

khả năng giao tiếp với các tác tử khác bằng cách truyền và nhận các thông điệp
theo một giao thức nào đó. Thậm chí các tác tử có thể nhận biết đƣợc các tác tử
khác tiếp nhận đƣợc thông tin gì.
Trong MAS, mỗi tác tử đều có một cái nhìn giới hạn, chúng khơng có
thơng tin đầy đủ về mơi trƣờng và các tác tử khác trong toàn bộ hệ thống. Mỗi
hành động của tác tử đều tác động tới một phần của môi trƣờng và các tác tử
khác trong một phạm vi nào đó. Trong một MAS, các hành vi và thuộc tính của
các tác tử là khơng đồng nhất.
MAS có thể có tính tổ chức, tức là các tác tử có thể hoạt động trong một
nhóm các tác tử nào đó, chúng có một số ràng buộc nào đó với nhau và các hoạt
động của chúng nhằm dẫn đến một mục tiêu chung của nhóm. Có nhiều loại mơ
hình tổ chức trong MAS. Với loại mơ hình phân cấp, quyền ra quyết định hành
động thƣờng nằm trong tay một tác tử đứng đầu ở mỗi cấp. Ở mô hình tổ chức

này, các tác tử thƣờng tƣơng tác với các tác tử khác trong cùng cấp hoặc với các
tác tử ở các cấp liền kề (trên và dƣới). Một mơ hình tổ chức khác là mơ hình thị
trường, trong đó có sự tồn tại của các tác tử đóng vai trò cung cấp sản phẩm
hoặc dịch vụ và các tác tử đóng vai trị có nhu cầu sử dụng sản phẩm dịch vụ.
Một ví dụ điển hình về MAS chính là Internet. Internet có thể đƣợc coi là
một mạng lƣới rộng lớn với mỗi nút của mạng lƣới là một tác tử. Các nút mạng
này đƣợc thiết kế, thực thi bởi những ngƣời, tổ chức khác nhau, và hoạt động
với những mục đích khác nhau. Ngồi ra, hoạt động của chúng là không đồng
bộ. Các nút mạng trao đổi thông tin với các nút mạng khác trong một phạm vi
nào đó và theo một giao thức nào đó, …
Ngồi cách định nghĩa hệ thống MAS nhƣ ở trên, MAS cịn có thể đƣợc
định nghĩa theo cách dựa trên kiến trúc của tác tử đƣợc sử dụng: đó là sự tính
tốn và sự phản ứng. Các tác tử tính tốn nói chung là một đại biểu mang tính
biểu tƣợng của môi trƣờng và phối hợp với nhau nhờ giao thức truyền thông ở
mức độ cao. Ngƣợc lại, các tác tử phản ứng khơng đại diện cho mơi trƣờng của
nó. Chúng hành động theo nhận thức của mình, điều này là một hạn chế. Các tác
tử phản ứng có thể hợp tác và giao tiếp thông qua sự tƣơng tác của chúng với
môi trƣờng (gọi là giao tiếp gián tiếp). Kết quả là hệ thống phản ứng biểu diễn
một vài hành vi thông minh, là kết quả của sự tƣơng tác giữa tác tử và mơi
trƣờng (ví dụ nhƣ tổ chức và hiện tƣợng xuất hiện). Mơ hình trong luận văn là
mô phỏng mạng xe buýt phụ thuộc chủ yếu vào cách tiếp cận phản ứng. Xe buýt
và hành khách đƣợc xem là các thực thể đơn phát triển trong một hệ thống rộng


23

và phức tạp. Tuy nhiên các thực thể này có khả năng nhận thức, sẽ đƣợc tích
hợp những hành vi đơn giản trong một kiến trúc dựa trên phản ứng.
1.2.2. Lợi ích của việc áp dụng hệ thống MAS để mô phỏng giao thông.
Trong một hệ thống giao thông, hệ thống đƣờng xá, các đèn giao thơng,

tín hiệu giao thơng đóng vai trị mơi trƣờng. Mỗi ngƣời tham gia giao thơng
trong đó đóng vai trị một tác tử. Các tác tử này đƣa ra hành động bằng cách di
chuyển theo các cách khác nhau để đạt đƣợc một mục tiêu là đi đến một vị trí
nào đó trong hệ thống đƣờng xá. Mỗi ngƣời tham gia giao thơng đều có những
thuộc tính riêng biệt phụ thuộc vào giới tính, tuổi tác, kinh nghiệm, … và do đó
cách di chuyển của họ cũng là không đồng nhất. Ngƣời tham gia giao thông
tƣơng tác với những ngƣời khác trong một phạm vi nào đó. Họ có một số cách
thức truyền thơng điệp nhƣ bấm còi, bật sinh nhan để ra hiệu xin đƣờng, …
Chính vì vậy mà việc mơ phỏng hệ thống giao thông dựa trên tác tử là một
phƣơng pháp rất thích hợp.
Áp dụng cách tiếp cận đa tác tử để mơ phỏng giao thơng cịn có những lợi
ích sau [4,7,10]:
 Thứ nhất: Là đã tồn tại một số kỹ thuật và nền tảng mô phỏng nhƣ
Netlogo, Gama hoặc Swarm… để mơ phỏng nhiều thực thể.
 Thứ hai: Mơ hình tác tử là một cách tiếp cận linh hoạt để định nghĩa các
hành vi tự trị. Khơng có những ràng buộc trên mức độ mơ hình, tức là một
tác tử có thể mô tả một thực thể đơn giản nhƣ là một tập hợp các thực thể
đƣợc liên kết. Ví dụ, trong mơ hình mạng xe bt, tác tử xe bt đại diện
cho phƣơng tiện, ngƣời lái xe của nó và một tập cách hành khách.
 Cuối cùng, hệ thống MAS phản ứng là một công cụ tốt để quan sát và
nghiên cứu các hiện tƣợng xuất hiện, tập trung vào các mơ hình tƣơng tác
giữa các thực thể. Sự ùn tắc giao thơng trong mạng lƣới đơ thị có thể dễ
dàng mơ tả theo cách này. Trong mơ hình giao thông của chúng tôi, hoạt
động đƣợc định nghĩa ở cấp độ vi mô bởi các tác tử và sự tƣơng tác giữa
chúng, một số hiện tƣợng phức tạp có thể thu đƣợc ở mức độ toàn cục.
MAS đã từng thành công trong việc mô tả hệ thống giao thông. Mục tiêu
đầu tiên của hệ thống MAS trong việc mô phỏng giao thông là mô phỏng
phƣơng tiện giao thông để nghiên cứu động lực giao thông. Một hƣớng khác của
hệ thống MAS trong mô phỏng giao thông là quan tâm nghiên cứu việc học và
phối hợp trong trƣờng hợp lựa chọn tuyến đƣờng và lựa chọn mơ hình. Trong

24

mơ hình tác tử đƣợc đề xuất, chúng tơi quan tâm đến điểm đầu tiên trong hai
quan điểm trên.
Tóm lại, trong chƣơng này, luận văn đã trình bầy những khái niệm cơ
bản, đặc điểm về tác tử và hệ thống đa tác tử. Chƣơng này cũng đã nêu ra lợi ích
của việc áp dụng cách tiếp cận đa tác tử để mô phỏng giao thông. Đây là một
phƣơng pháp pháp tiên tiến trong lĩnh vực mô phỏng những hệ thống phức tạp
trong thế giới thực, điều đó thể hiện qua những ứng dụng của nó trong thực tiễn.
Ở chƣơng tiếp theo, luận văn xin trình bầy về mơ phỏng giao thông và
nền tảng mô phỏng Gama. Đây cũng là nền tảng mô phỏng đƣợc áp dụng trong
luận văn.


25

CHƢƠNG 2: MÔ PHỎNG GIAO THÔNG
VÀ NỀN TẢNG MÔ PHỎNG GAMA
2.1. Giới thiệu
Cho tới nay, đã có khá nhiều khái niệm về mô phỏng. Mặc dù cách định
nghĩa khái niệm này là khác nhau, nhƣng tất cả đều nói lên đƣợc rằng: mô
phỏng là tái hiện động theo thời gian một phần của thế giới thực, mô phỏng đạt
đƣợc nhờ xây dựng một mơ hình tin học. Với bài báo “ Mô phỏng giao thông
trên xa lộ dựa trên những biến rời rạc” vào năm 1955 tại đại học California, Los
Angeles, D.L Gerlough đã trở thành ngƣời đầu tiên khởi xƣớng việc sử dụng
máy tính để mơ phỏng giao thơng. Từ đó, mơ phỏng tin học trở thành một cơng
cụ đƣợc sử dụng rộng rãi trong phân tích những vấn đề của giao thông vận tải.
Một loạt ứng dụng từ các nghiên cứu đó đã đƣợc áp dụng trong quy hoạch, đào

tạo và trình diễn. Mơ phỏng giao thơng là một trong những mơ phỏng phức tạp,
ba vấn đề chính đặt ra trong một mô phỏng giao thông là: mô hình hóa hành vi
cá nhân của từng phƣơng tiện tham gia giao thơng, mơ hình hóa sự tƣơng tác
giữa các phƣơng tiện giao thông và sự tin cậy của kết quả mơ phỏng.
Con ngƣời có thể hiểu sâu hơn về một hiện tƣợng trong tự nhiên khi
chúng đƣợc mô phỏng. Mơ phỏng giúp chúng ta có những cái nhìn khác nhau, ở
những mức độ trừu tƣợng khác nhau về cùng một hiện tƣợng, qua đó chúng ta
có những hiểu biết sâu sắc hơn về hiện tƣợng đƣợc mô phỏng. Chúng ta có thể
sử dụng mơ phỏng để đƣa ra các đánh giá, dự đoán về một kế hoạch trƣớc khi
thực hiện, kiểm chứng các dự án đã thực hiện, nghiên cứu các sự vật hiện tƣợng
và đƣợc sử dụng trong đào tạo.
Có nhiều cách tiếp cận trong mơ phỏng giao thông dựa trên mức độ chi
tiết trong mô phỏng. Hai cách tiếp cận nổi bật là vĩ mô và vi mơ. Cách tiếp cận
vĩ mơ tập trung thể hiện dịng chảy giao thơng, quan tâm tới vận tốc trung bình
của các phƣơng tiện, lƣu lƣợng và mật độ của các phƣơng tiện trên các tuyến
đƣờng. Ngƣời ta dùng cách tiếp cận này để đƣa ra các dự báo thời gian và địa
điểm xảy ra tắc nghẽn giao thông. Nhƣợc điểm của cách tiếp cận này là không
thể hiện đƣợc sự tƣơng tác giữa các phƣơng tiện tham gia giao thông. Khác với
vĩ mô, vi mô tập trung mô phỏng đặc điểm riêng biệt và sự tƣơng tác giữa các
phƣơng tiện tham gia giao thông. Cách tiếp cận vi mô sử dụng các thuật toán,
các quy tắc để thể hiện sự di chuyển và tƣơng tác của các phƣơng tiện giao
thông nhƣ gia tốc, vận tốc, chuyển làn đƣờng, vƣợt… Điểm khác nhau chính


26

giữa hai cách tiếp cận là vi mô quan tâm chi tiết tới từng cá thể mơ phỏng, cịn
vĩ mơ thì tập trung vào cái chung, khơng quan tâm từng phƣơng tiện.
Một số vấn đề chính trong mơ phỏng giao thông: bƣớc thời gian mô phỏng,
sinh ngẫu nhiên các phƣơng tiện tham gia vào mô phỏng, môi trƣờng nhƣ các

con đƣờng ngã tƣ đèn giao thông, các phƣơng tiện giao thông và các hành vi của
các phƣơng tiện này khi tham gia giao thông, đặc biệt là sự tƣơng tác của những
phƣơng tiện này trong quá trình tham gia giao thơng.
Hiện nay, có nhiều cơng cụ mơ phỏng giao thơng ở mức vi mô, nhƣ
Sumo, MatSim, MitSimLab, Aimsumm, CorSim, Paramics, SimTraffic, VisSim,
TranSims…[3] Một số cơng cụ có khả năng mơ phỏng giao thông của cả một
thành phố lớn nhƣ MatSim đã mô phỏng giao thông ở Berlin và Zurich, nhƣng
công cụ này không đi sâu vào mô phỏng hành vi chi tiết của từng phƣơng tiện
giao thông. Ngƣợc lại, một số cơng cụ nhƣ MitSimLab có khả năng mơ phỏng
rất chi tiết những hành vi của từng phƣơng tiện tham gia giao thông. Xây dựng
một công cụ mô phỏng luôn luôn phải cân nhắc giữa số lƣợng phƣơng tiện mô
phỏng và mức độ chi tiết mô phỏng hành vi của từng phƣơng tiện [8].
Trong luận văn, để hình dung sự phát triển của mạng lƣới xe buýt, chúng
tôi chọn cách phát triển một mơ hình mơ phỏng giao thơng lai. Các phƣơng tiện
đi lại, ngoại trừ xe buýt đƣợc mô phỏng vĩ mơ cịn xe bt đƣợc mơ phỏng vi
mơ.
2.2. Một số phần mềm mơ phỏng giao thơng.
Tính đến nay, việc nghiên cứu xây dựng công cụ mô phỏng giao thơng đã
đạt đƣợc nhiều thành tựu, đã đóng góp phần nào vào sự phát triển của các hệ
thống giao thông ở nhiều nƣớc tiên tiến trên thế giới. Tuy nhiên, rất khó có thể
ứng dụng đƣợc những cơng cụ này để mô phỏng hệ thống giao thông ở Việt
Nam do hệ thống giao thơng của nƣớc ta có nhiều điểm khác biệt. Cơ sở hạ tầng
giao thơng cịn kém, nhiều hệ thống đƣờng xá chằng chịt trong một diện tích
nhỏ, nhất là trong các đô thị. Hầu hết các công cụ mô phỏng đƣợc xây dựng chỉ
mô phỏng các phƣơng tiện đi trên đƣờng là ơ tơ. Trong khi đó, các phƣơng tiện
giao thông ở nƣớc ta rất hỗn tạp, từ những phƣơng tiện kích thƣớc nhỏ nhƣ xe
đạp, xe máy đến những phƣơng tiện cỡ lớn nhƣ ô tô, xe tải, xe buýt, hay thậm
chí là các phƣơng tiện thơ xơ. Thêm vào đó sự thiếu ý thức chấp hành luật lệ
giao thông của ngƣời lái xe càng làm cho hệ thống giao thơng thêm hỗn độn.
Chính vì vậy mà nghiên cứu một hệ thống mô phỏng chi tiết giao thơng của

nƣớc ta là rất cần thiết. Đó là nguyên nhân thúc đẩy tôi nghiên cứu một hệ thống


27

mơ phỏng giao thơng phù hợp với tình hình giao thơng ở Việt Nam. Nhƣng
trƣớc khi trình bầy những những nghiên cứu và các kết quả đã đạt đƣợc, tôi xin
đƣợc giới thiệu một số công cụ mô phỏng hệ thống giao thông của các nhà
nghiên cứu trƣớc đây.
2.2.1. Phần mềm mô phỏng giao thông ARCADY, TRANSYT [16].
Đây là 2 phần mềm mô phỏng thiết kế giao thông các nút giao nhau, tối
ƣu hóa tín hiệu giao thơng.
ARCADY đƣợc sử dụng để đánh giá sức chứa và sự trì hỗn ở vịng
xuyến. Nó có khả năng để dự báo thực tế tỷ lệ tai nạn giao thông, sức chứa và
việc trì hỗn (cả hàng đợi và mặt hình học) cho hầu hết các kích cỡ khác nhau
của vịng xuyến, sắp đặt từ nhiều nhánh với các cấp độ vòng xuyến đƣợc phân
tách cho tới những vòng xuyến bên trong khu vực ngoại ơ.
TRANSYT là một chƣơng trình máy tính quốc tế để thiết kế, mơ hình và
nghiên cứu có thứ tự những chỗ giao nhau riêng biệt cho tới cả mạng lƣới phức
tạp. TRANSYT có thể nhanh chóng đánh giá đƣợc sự thực thi của một chỗ giao
nhau riêng biệt cũng tạo ra sự tối ƣu hóa thời gian cố định định lƣợng thời gian
cho tín hiệu giao thơng trong bất kỳ mạng lƣới đƣờng bộ mà lƣu lƣợng giao
thông cần biết đến, bao gồm cả tín hiệu ở đƣờng vịng xuyến. Phiên bản mới
nhất (TRANSYT 14) có các tính năng đặc biệt để đánh giá các mối lối bị kiểm
sốt cơ lập, và mạng lƣới pha trộn tín hiệu và khơng có tiến hiệu cùng với vai trị
truyền thống của nó. TRANSYT xác định tối ƣu thời gian cố định......[16]
2.2.2. Mô phỏng giao thông với VISSIM [16]
Phần mềm VISSIM là phần mềm mô phỏng giao thông ở mức vi mô do
công ty PTV (CHLB Đức) viết và đƣợc sử dụng phổ biến trên thế giới trong
công tác qui hoạch giao thông vận tải các cấp và tổ chức giao thông tại các đô

thị, khu phố, nút giao thông, nhà ga, sân bay, sân vận động…Đây là công cụ rất
mạnh để mơ hình dịng giao thơng đa luồng, gồm xe ô tô, xe hàng, xe buýt, xe
điện, xe trọng tải nặng, xe máy, xe đạp và ngƣời đi bộ. Thông qua sự thực thi
các thao tác đa luồng của VISSIM sẽ tối ƣu xử lý phân luồng. Nó là cấu trúc
mạng mềm dẻo để cung cấp cho ngƣời dùng khả năng mơ hình các đối tƣợng
tham gia giao thơng với những dạng địa hình khác nhau hoặc thao tác độc lập,
có thứ tự của ngƣời lái xe và khách bộ hành đƣợc bắt gặp trong một hệ thống
giao thông.


28

VISSIM đƣợc sử dụng để phân tích mạng lƣới của tất cả các kích cỡ khác
nhau từ những nút giao thơng tới tồn bộ khu vực đơ thị. Bên trong những mạng
lƣới giao thơng này, VISSIM có khả năng mơ hình tất cả đƣờng cao tốc, phân
loại linh hoạt từ xa lộ tới đƣờng xe chạy. VISSIM cũng ứng dụng cho giao thơng
cơng cộng, xe đạp và những tiện ích của ngƣời đi bộ.
Những ứng dụng của VISSIM:VISSIM đƣợc sử dụng để mơ phỏng điểm nóng
giao thơng và giao thơng công cộng. Bao gồm:
 Nghiên cứu xa lộ và hành lang đƣờng.
 Nghiên cứu quy hoạch khu vực nhỏ.
 Quản lý chiến lƣợc đƣờng cao tốc.
 Nghiên cứu những điểm dừng của xe lửa, xe buýt.
 Đánh giá từng tín hiệu hiệu dừng của giao thơng cơng cộng.
 Phân tích các điểm ngã tƣ đƣờng sắt.
 Quản lý sơ đồ giao thông hiện tại và tƣơng lai.
 Nghiên cứu giao thông trên mặt đất và đƣờng trên không của sân
bay.
 Nghiên cứu sự ảnh hƣởng tới mơi trƣờng.
 Mơ hình hóa khách bộ hành trong mơi trƣờng xây dựng kể cả quy

hoạch sơ tán.
 Nghiên cứu hàng không về giao thông trên mặt đất và trên không.
Trên đây, luận văn đã trình bày một số phần mềm mơ phỏng hiện nay, đã
chỉ ra những cái mà các phần mềm này đã làm đƣợc. Trƣớc khi đi trình bày chi
tiết về hệ thống mô phỏng giao thông mà tôi đã nghiên cứu và xây dựng, ở phần
tiếp theo luận văn sẽ giới thiệu về nền tảng mô phỏng Gama, là nền tảng để phát
triển ứng dụng trong luận văn.
2.3. Nền tảng mô phỏng Gama [17]
Phần này sẽ cung cấp một cái nhìn tổng qt nhất về nền tảng mơ phỏng
Gama. Đây là nền tảng đƣợcdùng để xây dựng chƣơng trình trong luận văn.
2.3.1. Giới thiệu
GAMA (viết tắt của từ Gis & Agentbased Modelling Architecture)là một
nền tảng mơ phỏng, nhằm mục đích hỗ trợ các chun gia lĩnh vực, các nhàmơ
hình và các nhà khoa học máy tính xây dựng những mơ hình hồn chỉnh và mơi
trƣờng phát triển đểmơ phỏng dựa trên hƣớng tác tử. Nó đang đƣợc phát triển


29

bởi một nhóm các nhà nghiên cứu Pháp và Việt Nam dƣới sự bảo trợ của đơn vị
nghiên cứu quốc tế IRD / UPMC, UMMISCO từ năm 2007.
Theo Patrick Taillandier, Alexis Drogoul, Duc An Vo et al: “GAMA còn là
một nền tảng mơ phỏng tích hợp dữ liệu thơng tin địa lý, mơ hình hƣớng tác tử
và kiểm sốt đa qui mô”.
GAMA là một phần mềm mã nguồn mở, phát triển trên nền tảng Eclipse
dựa trên ngôn ngữ Java. Kể từ khi ra đời đến nay, GAMA đã trải qua nhiều
phiên bản GAMA v1.1, GAMA v1.3, GAMA v1.4 và hiện tại GAMA v1.5 cho
nhiều hệ điều hành window 32 bits, window 64 bits, Linux 32 bits, Linux 64
bits, MacOSX 32 bits, MacOSX 64 bits. Mỗi phiên bản của GAMA đều đi kèm
sẵn một số mơ hình và hƣớng dẫn cụ thể.

GAMA là công cụ mô phỏng hỗ trợ 2 môi trƣờng chính là mơi trƣờng lƣới
(grid) và mơi trƣờng thơng tin địa lý (GIS).
GAMA dựa trên:
 Một ngôn ngữ mô hình hóa (GAML) và một mơi trƣờng phát triển
tích hợp cho phép lập mơ hình, xây dựng mơ hình nhanh chóng và
hiệu quả.
 Một thƣ viện mở rộng của kiến trúc tác tử, và các chức năng thống
kê phân tích: các thơng số thăm dị khơng gian và hiệu chỉnh các mơ
hình.
 Một khả năng tái nền tảng của mơ phỏng.
 Một giao diện ngƣời sử dụng dựa trên nền tảng Eclipse, với việc vẽ
đồ họa linh hoạt.
Hình 2.1. và hình 2.2 đã chỉ ra giao diện khởi động của GAMA và các
thành phần chính của chƣơng trình GAMA. Mọi thơng tin chi tiết về GAMA
chúng ta có thể tìm hiểu qua trang />