MAS体系结构的研究应用

发布时间：2018-10-03 11:51:05

MAS体系结构的研究应用

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　　[摘要]本文介绍了Agent的概念及其特征和研究内容;MAS的概念和研究内容,并研究MAS系统的体系结构方式,以及各方式的特点,为今后的研究指明方向。

　　[关键词]Agent;MAS;体系结构

　　[中图分类号]TP301 [文献标识码]A [文章编号]1005-6432(2010)36-0113-01

　　

　　1 Agent的概念及其特征

　　

　　1977年Carl Hewitt在《Viewing Control Structures as Patterns of Messages》一文中,定义具有兼容性、交互性和并发处理机制的对象为“Actor”,该对象具有封闭的内在状态,并且可以与其他同类对象进行消息发送和反馈。Minsky认为社会中某些个体经过协商可求得问题的解。这些个体就是Agent,还认为Agent是具有技能的个体,Agent应具有社会交互性和智能性。

　　目前,大多数研究者认可Wooldridge和Jennings在《Intelligent Agents:Theory and Practice》中的定义:“Agent是处在某个环境中的计算机系统,该系统有能力在这个环境中自主行动以实现其设计目标。”根据以上对Agent的定义,可以将其特征归纳如下:

　　(1)自主性。对自己行为具有控制权,Agent的行为是主动自发的,有自己的目标和意图,根据环境等的要求对自己短期行为做出计划。

　　(2)社会性。Agent应具有与其他Agent相互协作的能力,Agent间存在相互依赖和制约的关系,遇到冲突时能够相互协商,能以平等的方式与其他Agent交互、协同、合作和移动。

　　(3)交互性。Agent应具有与外部环境有效联系的界面和手段,能够对外部环境的事件作出适当的反应,即对环境的感知和影响。

　　(4)适应性。Agent应该能从其自身的经历、所处的环境和其他Agent的交互中学习。

　　(5)可通信性。通信是指Agent之间可以进行信息交换,Agent可以和人进行一定意义下的“会话”。任务的承接、MAS之间的协作和协商等都以通信为基础,而且Agent的通信内容不涉及假的信息。

　　

　　2 MAS的产生及定义

　　

　　Herbet Simon在《Administrative Behavior》一书中指出:一个大的机构把许多个体组织起来,可以弥补个体能力的有限,同样,劳动的分工和每个个体负责一项专门的任务,可以弥补个体学习新任务能力的有限,社会机构间有组织的信息流动,可以弥补个体知识的有限;精确的社会机构和明确的个体任务,可以弥补个体处理信息并运用信息作出决策能力的有限。这一理论为一类新的计算系统的结构奠定了基础。单个Agent的智能是有限的,但可以通过适当的体系结构把Agent组织起来,从而弥补各Agent的不足,使整个系统的能力超过单个Agent的能力。

　　MAS系统(Multi-agent System,MAS)是由多个Agent个体构成的系统。由于Agent个体的自治特性,相对Agent个体,MAS是一个宏观的具有耦合关系的Agent群体。同时,它们通过交互和协调,可以形成一定的社会群体、组织结构和交互机制,与单个智能体Agent相比,多智能体系统MAS有以下特点:

　　(1)每个智能体仅拥有不完全的信息和问题求解能力。

　　(2)不存在全局控制。

　　(3)数据是分散存储和处理的,没有系统级的数据集中处理结构。

　　(4)计算过程是异步、并发或并行的。

　　

　　3 MAS的主要研究内容

　　

　　MAS是由多个Agent组成的Agent社会,是一种分布式自主系统。和研究其他大系统一样,MAS的研究包括两方面的研究内容:微观角度的对个体Agent的研究和宏观角度的对群体Agent的研究。

　　对个体Agent的研究主要从以下几个方面进行:Agent的概念及分类;推理能力,这里的推理能力包括Agent对自身的信念、期望、意向的推理以及对其他Agent的知识和行为的推理;自适应和学习能力;Agent机构。

　　对群体Agent的研究主要从以下几个方面进行:Agent组织;协调;协作;协商;一致性行为;通信。

　　MAS研究的核心问题是一组自治Agent之间智能行为的协作与协调,其他各方面的问题几乎与此相关或以此为基础。Agent协调它们的知识、目标、技巧和规划,协作采取行动或求解问题,MAS中的Agent可能有一个求解目标,也可能有多个求解目标。Agent协作机制针对动态开放的环境,研究MAS的求解框架和方法及联盟行为的有效和一致。

　　

　　4 MAS的结构

　　

　　MAS的体系结构是指MAS中Agent间的信息关系和控制关系,以及问题求解能力的分布模式,它是结构和控制的有机结合,是提供Agent活动和交互的框架。MAS的结构通过定义Agent之间的权威关系,为Agent提供了一种交互框架。它的选取不但影响单Agent内部协作智能的多少,而且也会影响MAS系统中异步、一致性、自主性和自适应性的程度,影响到整个系统的性能。从运行控制的角度看,MAS的体系结构可以有三种形式:集中式、分布式和混合式。

　　(1)集中式结构。将系统分成多个组,每个组采取集中式管理,即每一组Agent提供一个具有全局知识的控制Agent,通过它来实现MAS协作的局部控制,如任务规划和分配等,并且由一个消息传递Agent来承担消息传递任务,而整个系统采用同样的方式对各成员Agent组进行管理。集中式能保持系统内部信息的一致性,实现系统的管理、控制和调度较为容易。此方式的缺点是随着各Agent复杂性和动态性的增加,控制的瓶颈问题也愈加突出;一旦控制局部或全局区域的管理Agent崩溃,将导致整个区域或系统崩溃。

　　(2)分布式结构。各Agent组之间和组内各Agent之间均为分布式结构,各Agent组之间或组内各Agent之间无主次之分,处于平等地位。Agent是否被激活以及激活后做什么动作取决于系统状况、周围环境、自身状况以及当前拥有的数据。此结构中可以存在多个中介服务机构,为Agent成员寻求协作伙伴时提供服务。这种结构的优点是增加了灵活性、稳定性,控制的瓶颈问题也能得到缓解,不足之处是每个Agent组或Agent的运作受限于局部和不完整的信息,很难实现全局一致的行为。

　　(3)混合式结构。一般是由集中式和分布式两类结构组成,它包含一个或多个管理服务机构,此机构只对部分成员Agent以某种方式进行统一管理,参与解决Agent之间的任务划分和分配、共享资源的分配和管理、冲突的协调等。其他成员之间是平等的,它们的所有行为由自身作出决策。此种结构平衡了集中式和分布式两种结构的优点和不足,适应分布式MAS复杂、开放的特性,是目前MAS普遍采用的系统结构。

　　

　　5 结论

　　

　　Agent及MAS系统是智能系统开发研究的热点,在明确了Agent及MAS的概念及研究内容后,可以根据自己的研究方向对其进行深入的研究。

　　

　　参考文献:

　　[1]徐潼,唐振民.MAS系统的体系结构和协作研究[D].硕士学位论文.南京:南京理工大学,2003.

　　[2]史忠植.智能主体及其应用[M].北京:科学出版社,2000.

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