1、現代電子技術2006年第10期總第225期 嵌入式與單片機多Agent系統研究概述王學通,王偉,于蕾,王理(西安理工大學計算機科學與工程學院陜西西安710048)摘要:Agent是一個能夠感知外界環境并具有自主行為能力的以實現其設計目標的自治系統。Agent和多Agent系統的研究已經成為分布式人工智能(DAI)的一個熱點。闡述了Agent以及多Agent系統(MAS)的基本概念;多Agent系統的反應式結構、慎思式結構以及混合式結構等3種基本的體系結構與多Agent系統的BDI模型,以及多Agent系統中的通信、協調、協商、和合作等關鍵的技術問題。最后給出了多Agent系統研究尚需要解決的一

2、些問題。關鍵詞:分布式人工智能;Agent;MAS;結構;模型中圖分類號:TP18文獻標識碼:B文章編號:1004373X(2006)10SummaryonR,GLi&ofTechnology,Xian,710048,China)Abstractisthatcanbeviewedasperceivingitsenvironmentthroughsensorsandactinguponthatenvi2ronmentthroughResearchesonAgentandMultiAgentSystem(MAS)havebecamethehotspotinthefieldofDis2AgentSy

3、stem.italsointro2tributedArtificialIntelligence(DAI).ThispaperpresentsthebasicconceptofAgentandMulticommunication,coordinationandcooperation.Keywords:distributedartificialintelligence;Agent;MAS;architecture;modelducesthearchitectureofsystemandtheBDImodelofMAS.Finally,itgivesussomekeytechnicalproblem

4、swhichinclude1引言隨著計算機技術和信息科學技術的快速發展,計算環境發生了很大的變化。一些傳統的軟件系統在實際應用中遇到了一些問題,如由于要求計算機自動完成任務的復雜性增加,所以不能滿足更加智能化的需要;由于要求計算機掌握一些控制權,代理完成一些有嚴格安全要求的任務,所以不能滿足計算機代理完成任務的需要;要求計算機能夠人性化。這些限制迫切要求出現一種能夠體現人性化的智能系統。Agent和多Agent系統基于分布式人工智能的研究,種,如智能體、代理等。但是筆者認為這些譯法均不能涵蓋Agent本身的全部意義,所以建議最好仍是稱為Agent,而不牽強譯成中文,以避免遺漏或曲解其本身意義。

5、鑒于此,對于Agent的定義也尚無公認的被統一接受的說法,而最常見的是引自Wooldridge和Jennings1的定義,即Agent是一個能夠感知外界環境并具有自主行為能力的以實現其設計目標的自治系統。Agent具有以下幾種特性1:反應性Agent處于一定的環境中,他能夠感知環境,并對環境的變化及時地做出反應以滿足其目標。主動性Agent不但能夠簡單地對環境做出反應,而且能夠主動發動某種動作行為,執行某個操作,以滿足他們的設計目標。自治性Agent具有一些其他Agent不能直接訪問的內部狀態。在這些狀態的基礎上,Agent無需靠人或其他Agent的干預,自主地決定其自身行為。而日常計算世界的

6、典型形式是交互式多Agent系統,在一個多Agent系統中,需要將多個基于分散控制的Agent系統作為一個整體來研究,因此他增加了一個社會已成為分布式人工智能(DAI)的一個熱點,并且被賦予高于早期的分布式問題求解型的人工智能的一些特點。多Agent系統(MultiAgentSystem)是一個高度交叉的研究領域。他吸取了不同領域的內容,如經濟學、邏輯學、生態學、社會科學和哲學,他與這些領域之間有著一定的關系。2Agent與MAS的基本概念目前在國內信息科學學術界對于Agent的譯法有多收稿日期:20051110性的特性,即Agent可以與其他Agent(也可能是人)交互,以滿足他們的設計目標

7、。而Agent之間的通信和協調機制成為多Agent系統研究的重要問題。65計算機應用王學通等:多Agent系統研究概述愿望意圖的內部一致性一個Agent允許有沖突的愿望,但不應有沖突的意圖。愿望意圖的手段與目的分析意圖要求一個Agent在未來某個時刻可以重新考慮提出的問題,而愿望則不必要。愿望意圖與信念的一致性意圖要和信念一致,而愿望則不必與信念一致。5MAS的關鍵問題在一個MAS中的多個Agent需要相互通信、相互協調、相互協商與相互合作,所以這些也就成為MAS研究中的關鍵問題。(1)3MAS體系結構MAS體系結構指多Agent系統中Agent間的信息關系和控制關系,以及求解問題能力的分布模

8、式。他描述了組成Agent基本要素及其聯系、交互機制等,可分為以下3類2:(1)反應式Agent結構Agent不使用符號表示的環境模型,也不使用符號推理,只是簡單地對外界環境刺激做出反應,沒有任何內部狀態,他只對受到的刺激,如程序的請求等做出回答。因此如果Agent沒有使用他所處環境的模型,則他在局部環境中一定要有充分的可用的信息來決定一個可以接受的動作。(2)慎思型Agent結構Agent使用符號顯示表示的環境模型,而處于MAS中的,而Agent的感知能力和動作進行推理修正Agent,(3)混合型能力,即接收消息的能力和發送消息的能力。在分布式人工智能中,Agent的通信主要是通過對話完成的

9、,Agent的角色可以是主動的、被動的或二者兼有。Agent通信中有2種基本的消息類型:聲明和查詢。每個Agent必須要有接收消息的能力。該類型是對上述2種類型的結合,可以分別處理A2gent的反應行為能力和預動行為能力,在實際應用中最常用。一個標準的多Agent系統必須包含一些通過通信交互的Agent。這些Agent可以感知環境并在環境中動作,不同的Agent可以控制或影響環境的不同部分。若有時這些影響有重疊部分,則證明了這些Agent之間直接或間接存在著某種依賴關系。4MAS模型由于一個多Agent系統是由多個Agent組成的一個社會整體,而傳統的人工智能僅是針對問題由程序事先安排Agen

10、t推理、計算。隨著對于在開放的、動態的環境中保持更強的解決問題的能力需求的增加,要求處于一個MAS中的Agent必須能夠利用知識修正其內部狀態,這3基于人類語言交流的方式,言語行為被建模成為Agent推進自己的意圖所執行的動作5。這種基于言語動作的理論模型與Agent的意圖觀點是一致的。他通過行為動詞(如request,inform等)把說者的意圖傳給聽者的動作,其中每個行為動詞的定義中有2個前提條件,即CANDO條件和WANT條件。而目前最為流行的通信語言是知識查詢處理語言(KQML),他是一種基于消息的Agent通信語言,既是一種信息格式,也是一種信息操作協議,支持Agent之間運行時知識

11、共享。另外,還有一種和KQML類似的Agent通信標準ACL。(2)協調些內部狀態被稱為心智狀態。他包含認知的(如信念Be2lief等)、情感的(如愿望Desire等)和意向的(如意圖In2tention等)3種狀態,通常被稱為BDI模型。BDI模型中的B,D,I之間要滿足以下約束關系4協調是指具有不同活動目標的多個Agent對其目標、資源等進行合理安排,以協調各自行為,最大限度地實現各自目標。因為在資源有限的Agent環境中,Agent的活動可能具有相關性,并且Agent沒有資源和能力完成系統的設定目標,所以需要定時地為其他Agent提供必要的資源和信息,以保證Agent之間的活動是同步的。

12、(3)協商:意圖信念的一致性一個Agent應當相信他的意圖是可能的,在正確的條件下相信會達到目的,而不相信他不會達到目的。意圖信念的不完全性一個Agent有意圖達到某種狀態,但他不是必須相信那種狀態一定會實現,對于一個理性的Agent來說這是可以接受的。意圖信念之間的副作用一個Agent有意圖做動作,并且相信做必須要做,則也不必要求他有意圖做。66協商是指多個Agent通過通信,交換各自目標,直到多Agent的目標達成一致或不能達成協議。他是一個聯合決策的過程,其中每個Agent都試圖實現自己的目標。協商的目的是Agent為了最大限度地改善自己的狀態,在不影響自己利益的前提下向其他Agent提

13、供或請求幫助現代電子技術2006年第10期總第225期或者支持其他Agent。(4)合作 嵌入式與單片機(3)MAS與經濟學、社會學、對策論等學科的更加緊密結合。(4)MAS中的多個Agent之間的協調、協商與合作在一個MAS中,為了完成所設定的任務,系統需把既定任務進行分解,然后把任務分配給不同的Agent,這就要求Agent之間必須能夠合作求解問題、完成任務。但是系統的任務分解要考慮子問題的交互性、協調性、數據相關性等,而任務分配時通常是采用基于合同網機制來分配任務。最終各個Agent對子問題進行求解并綜合單個子問題的解。總之,通信是MAS中進行協調、協商和合作等活動的基礎。多個Agent

14、之間通過通信完成自己或整體的任務。6結語MAS技術在很多領域已經應用,如電子商務Agent、問題的繼續解決。總之,我們要繼續研究MAS,使多Agent技術在生活中的更多領域得到更多廣泛應用。參考文獻1WooldridgeMJ,JenningsNR.IntelligentAgents:TheoryandPracticeJ.KnowledgeEngineeringReview,1995,10(2):115152.2WooldridgeM,JenningsNR.AgentTheories,Architec2tures,andLanguages:AAgentsA.LectureNotes.Amster

15、dam:SpringerbasedSoftwareEngineeringJ.296.J虛擬環境Agent、航空運輸控制Agent等。MAS分布式、并發式、,(1)多Intelligence,2000,117(2):2774HaddadiAS.CommunicationandCooperationinAgentSys2tems:APragmatictheory.LectureNotesinArtificialIntelli2gent1056,SpringVerlag,1996.5CohenPR,LevesqueHJ.(1990b)Rationalinteractionand驗工具,MAS,但是M

16、AS能否成為社會學的一個分支?(2)基于邏輯的方法構造的Agent采取動作時,假設環境是不能有任何實質性的變化,因此關于復雜、動態的物理環境的表示與推理仍然沒有解決。作者簡介王學通男,1977年出生,碩士。主要研究方向為人工智能。(上接第60頁)參考文獻1IntegratedPerformancePrimitivesforIntelArchitecture4王學龍.嵌入式Linux系統設計與應用M.北京:清華大學出版社,2001.5姜超.IntelIPP庫在視頻編碼中的應用J.數字電視與數字視頻,2003,(11):3537.6日小野定康.JPEG/MPEG2技術M.葉明譯.北京:科學出版社,2003.7黃賢武,王加俊.數字圖像處理與壓縮編碼技術M.成都:電子科技大學出版社,2000.作者簡介張石男,1963年出生,教授。主要研究方向為嵌入式系統和計算機控制。鄭天衢男,1982年出生,碩士研究