第8講分布式智能

1、2022-6-15合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室12022-6-15合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室2分布式問題求解分布式問題求解Agent理論基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)Agent結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)多多Agent系統(tǒng)系統(tǒng)移動(dòng)移動(dòng)Agent2022-6-15合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室3p 分布式人工智能分布式人工智能 人工智能的發(fā)展人工智能的發(fā)展： 符號(hào)邏輯、知識(shí)工程與專家系統(tǒng)、象棋比賽、數(shù)學(xué)難題證符號(hào)邏輯、知識(shí)工程與專家系統(tǒng)、象棋比賽、數(shù)學(xué)難題證明，明， 處理較處理較“成型成型”的問題，利用

2、成功的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)進(jìn)行求解。的問題，利用成功的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)進(jìn)行求解。 環(huán)境變化（分布式計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)）：沒有現(xiàn)成方法，沒有環(huán)境變化（分布式計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)）：沒有現(xiàn)成方法，沒有知識(shí)知識(shí) ？ 引入新的活力引入新的活力2022-6-15合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室4p 分布式人工智能分布式人工智能 分布智能系統(tǒng)特點(diǎn)分布智能系統(tǒng)特點(diǎn)： （1） 系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)、知識(shí)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)、知識(shí), 以及控制不但在邏輯上以及控制不但在邏輯上, 而且在而且在物理上是分布的物理上是分布的, 既沒有全既沒有全局控制局控制, 也沒有全局的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。也沒有全局的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。 （2） 各個(gè)求解機(jī)構(gòu)由計(jì)

3、算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互連各個(gè)求解機(jī)構(gòu)由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互連, 在問題求解過程中在問題求解過程中, 通信代價(jià)要比求解問題的代通信代價(jià)要比求解問題的代價(jià)低得多。價(jià)低得多。 （3） 系統(tǒng)中諸機(jī)構(gòu)能夠相互協(xié)作系統(tǒng)中諸機(jī)構(gòu)能夠相互協(xié)作, 來求解單個(gè)機(jī)構(gòu)難以解決來求解單個(gè)機(jī)構(gòu)難以解決, 甚至不能解決的任務(wù)。甚至不能解決的任務(wù)。2022-6-15合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室5p 分布式人工智能分布式人工智能 分布智能系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：分布智能系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)： （1） 提高問題求解能力：可靠性高，通信路徑、處理結(jié)點(diǎn)、提高問題求解能力：可靠性高，通信路徑、處理結(jié)點(diǎn)、以及知識(shí)的冗余；系統(tǒng)容易擴(kuò)展；系統(tǒng)

4、的模塊性使整個(gè)系統(tǒng)設(shè)以及知識(shí)的冗余；系統(tǒng)容易擴(kuò)展；系統(tǒng)的模塊性使整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)十分靈活。計(jì)十分靈活。（2） 提高問題求解效率：各結(jié)點(diǎn)并行地求解問題提高問題求解效率：各結(jié)點(diǎn)并行地求解問題,（3） 擴(kuò)大應(yīng)用范圍：不同領(lǐng)域、甚至同一領(lǐng)域的不同專家可擴(kuò)大應(yīng)用范圍：不同領(lǐng)域、甚至同一領(lǐng)域的不同專家可以協(xié)作求解某一專家不能解決或不能很好解決的問題。以協(xié)作求解某一專家不能解決或不能很好解決的問題。（4） 降低軟件的復(fù)雜性：將整個(gè)求解任務(wù)分解成若干相對(duì)獨(dú)降低軟件的復(fù)雜性：將整個(gè)求解任務(wù)分解成若干相對(duì)獨(dú)立的專門的子任務(wù)立的專門的子任務(wù), 降低了各個(gè)處理結(jié)點(diǎn)問題求解的復(fù)雜性。降低了各個(gè)處理結(jié)點(diǎn)問題求解的復(fù)雜性。20

5、22-6-15合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室6p Agent產(chǎn)生與發(fā)展產(chǎn)生與發(fā)展lHewitt提出演員模型（提出演員模型（1977） 在該模型中給出了一些在該模型中給出了一些“演員（演員（Actor）”一組具有知我一組具有知我包含、相互作用和并行執(zhí)行的對(duì)象。包含、相互作用和并行執(zhí)行的對(duì)象。l Minsky 思維與社會(huì)思維與社會(huì)（1986）提出）提出Agent 社會(huì)中的某些個(gè)體經(jīng)過協(xié)商之后可求得問題的解，這些個(gè)體社會(huì)中的某些個(gè)體經(jīng)過協(xié)商之后可求得問題的解，這些個(gè)體就是就是Agent，Agent應(yīng)具有社會(huì)交互性和智能性。應(yīng)具有社會(huì)交互性和智能性。l 198

6、0 年年Davis 和和 Smith 提出了合同網(wǎng)（提出了合同網(wǎng)（CNET） CNET 使用投標(biāo)使用投標(biāo)合同方式實(shí)現(xiàn)任務(wù)在多個(gè)節(jié)點(diǎn)上的分配。合同方式實(shí)現(xiàn)任務(wù)在多個(gè)節(jié)點(diǎn)上的分配。合同網(wǎng)系統(tǒng)的重要貢獻(xiàn)在于提出了通過相互選擇和達(dá)成協(xié)議的合同網(wǎng)系統(tǒng)的重要貢獻(xiàn)在于提出了通過相互選擇和達(dá)成協(xié)議的協(xié)商過程實(shí)現(xiàn)分布式任務(wù)分配和控制的思想?yún)f(xié)商過程實(shí)現(xiàn)分布式任務(wù)分配和控制的思想2022-6-15合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室7p Agent產(chǎn)生與發(fā)展產(chǎn)生與發(fā)展lLesser等人主持研制等人主持研制分布式車輛監(jiān)控測(cè)試系統(tǒng)分布式車輛監(jiān)控測(cè)試系統(tǒng) DVMT DVMT 是以分布式

7、傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)解釋為背景，對(duì)復(fù)雜的黑是以分布式傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)解釋為背景，對(duì)復(fù)雜的黑板問題求解系統(tǒng)之間的相互作用進(jìn)行了研究，提供了抽象和模板問題求解系統(tǒng)之間的相互作用進(jìn)行了研究，提供了抽象和模型化分布式系統(tǒng)行為的方法。型化分布式系統(tǒng)行為的方法。l Gasser 等人研制了等人研制了MACE 系統(tǒng)（系統(tǒng)（1987 ） 是一個(gè)實(shí)驗(yàn)型的分布式人工智能系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境。是一個(gè)實(shí)驗(yàn)型的分布式人工智能系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境。MACE 中每中每一個(gè)計(jì)算單元都稱作主體，它們具有知識(shí)表示和推理能力，主一個(gè)計(jì)算單元都稱作主體，它們具有知識(shí)表示和推理能力，主體之件通過消息傳送進(jìn)行通信。體之件通過消息傳送進(jìn)行通信。MACE 的各個(gè)機(jī)構(gòu)并

8、行計(jì)算的各個(gè)機(jī)構(gòu)并行計(jì)算, 并提供了描述機(jī)構(gòu)的描述語(yǔ)言并提供了描述機(jī)構(gòu)的描述語(yǔ)言,具有跟蹤的具有跟蹤的demons 機(jī)制。機(jī)制。2022-6-15合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室8p人工智能新定義：人工智能新定義：“智能的計(jì)算機(jī)主體即是人工智能最初目標(biāo)，也是人智能的計(jì)算機(jī)主體即是人工智能最初目標(biāo)，也是人工智能的最終目標(biāo)。工智能的最終目標(biāo)?！?Barbara Hayes-Roth(斯坦福大斯坦福大學(xué)）學(xué)） 人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，它的目標(biāo)是構(gòu)人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，它的目標(biāo)是構(gòu)造能表現(xiàn)出一定智能行為的主體（造能表現(xiàn)出一定智能行為的主體（Ag

9、ent)2022-6-15合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室9p Agent定義與特征定義與特征 “Agent是處在某個(gè)環(huán)境中的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)有能力在這個(gè)是處在某個(gè)環(huán)境中的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)有能力在這個(gè)環(huán)境中自主行動(dòng)以實(shí)現(xiàn)其設(shè)計(jì)目標(biāo)。環(huán)境中自主行動(dòng)以實(shí)現(xiàn)其設(shè)計(jì)目標(biāo)?！?Wooldridge & JenningsAgent環(huán)境環(huán)境傳感器輸入傳感器輸入動(dòng)作輸出動(dòng)作輸出2022-6-15合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室10p Agent定義與特征定義與特征Agent 弱概念弱概念 l Autonomy( (自治性）自治

10、性）: agents operate without the direct intervention of humans or others, and have some kind of control over their actions and internal state;l social ability（社會(huì)性社會(huì)性) ): agents interact with other agents (and possibly humans) via some kind of agent-communication language ;l Reactivity（反應(yīng)性）（反應(yīng)性）: agent

11、s perceive their environment, (which may be the physical world, a user via a graphical user interface, a collection of other agents, the INTERNET, or perhaps all of these combined), and respond in a timely fashion to changes that occur in it;l pro-activeness（自主性）自主性）: agents do not simply act in res

12、ponse to their environment, they are able to exhibit goal-directed behavior by taking the initiative.2022-6-15合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室11p Agent定義與特征定義與特征Agent 強(qiáng)概念強(qiáng)概念 An agent to be a computer system that, in addition to having the properties identified above, is either conceptualized or

13、implemented using concepts that are more usually applied to humans. For example, it is quite common in AI to characterize an agent using mentalist(心智）心智） notions, such as knowledge（知知識(shí)）識(shí)）, belief（信念）信念）, intention（意圖）意圖）, and obligation （承承諾）諾）. Some AI researchers have gone further, and considered

14、emotional agents2022-6-15合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室12l Mobility( (移動(dòng)性）移動(dòng)性） is the ability of an agent to move around an electronic network ;l veracity( (誠(chéng)實(shí)性）誠(chéng)實(shí)性） is the assumption that an agent will not knowingly communicate false information ;l benevolence（善意性）善意性） is the assumption that

15、agents do not have conflicting goals, and that every agent will therefore always try to do what is asked of it;l rationality （理性）理性）is the assumption that an agent will act in order to achieve its goals.p Agent定義與特征定義與特征Agent 其他屬性其他屬性 2022-6-15合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室13 Bratman（1987）提出用信

16、念（）提出用信念（belief）、愿望（）、愿望（desire）、）、意圖（意圖（intention）來表示）來表示Agent。他從認(rèn)知的角度來描述信念，。他從認(rèn)知的角度來描述信念，認(rèn)為信念是認(rèn)為信念是Agent對(duì)當(dāng)前世界狀況以及為達(dá)到某種效果所可能對(duì)當(dāng)前世界狀況以及為達(dá)到某種效果所可能采取的行為路線的估計(jì)；從情感的角度來描述愿望，認(rèn)為愿望采取的行為路線的估計(jì)；從情感的角度來描述愿望，認(rèn)為愿望是描述是描述Agent對(duì)未來世界狀態(tài)以及對(duì)所可能采取的行為路線的對(duì)未來世界狀態(tài)以及對(duì)所可能采取的行為路線的喜好；從意動(dòng)方面來描述意圖，認(rèn)為目標(biāo)是愿望的子集，但沒喜好；從意動(dòng)方面來描述意圖，認(rèn)為目標(biāo)是愿望的

17、子集，但沒有采取具體行動(dòng)的承諾，如果某一或一些目標(biāo)得到了承諾，這有采取具體行動(dòng)的承諾，如果某一或一些目標(biāo)得到了承諾，這些目標(biāo)就是意圖。些目標(biāo)就是意圖。 p 理性主體理性主體2022-6-15合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室14 在開放世界中，理性主體在開放世界中，理性主體(rational agent)的行為不能直接的行為不能直接由信念、愿望由信念、愿望, 以及由兩者組成的規(guī)劃驅(qū)動(dòng)，在愿望與規(guī)劃之以及由兩者組成的規(guī)劃驅(qū)動(dòng)，在愿望與規(guī)劃之間應(yīng)有一個(gè)基于信念的意圖存在。其原因是：間應(yīng)有一個(gè)基于信念的意圖存在。其原因是： （1）主體的行為受有限資源的約束，一旦

18、主體決定做什么，）主體的行為受有限資源的約束，一旦主體決定做什么，就建立了一個(gè)承諾就建立了一個(gè)承諾(committment)的有限形式。的有限形式。 （2）在多主體環(huán)境中，需要由承諾來協(xié)調(diào)各主體的行為。）在多主體環(huán)境中，需要由承諾來協(xié)調(diào)各主體的行為。若無(wú)承諾，則無(wú)從談行為。意圖正是一種承諾的選擇。若無(wú)承諾，則無(wú)從談行為。意圖正是一種承諾的選擇。p 理性主體理性主體2022-6-15合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室15 在開放和分布的環(huán)境中，一個(gè)理性主體的行為受制于意圖。在開放和分布的環(huán)境中，一個(gè)理性主體的行為受制于意圖。意圖又表現(xiàn)為：意圖又表現(xiàn)為：（1）

19、一個(gè)主體要改變自己已有的意圖必須要有理由；）一個(gè)主體要改變自己已有的意圖必須要有理由；（2）一個(gè)主體不能無(wú)視環(huán)境的變化而堅(jiān)持不符合實(shí)際或已不）一個(gè)主體不能無(wú)視環(huán)境的變化而堅(jiān)持不符合實(shí)際或已不重要的意圖。重要的意圖。p 理性主體理性主體2022-6-15合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室16 意圖意圖行為原則：如果主體行為原則：如果主體A 有進(jìn)行行為有進(jìn)行行為B 的當(dāng)前行為意的當(dāng)前行為意圖是合理的，那么圖是合理的，那么A 把意圖轉(zhuǎn)化為行為，有意地進(jìn)行行為把意圖轉(zhuǎn)化為行為，有意地進(jìn)行行為B 就就是合理的。是合理的。 在給定時(shí)間里，主體理性表現(xiàn)為：在給定時(shí)間里，

20、主體理性表現(xiàn)為： （1）性能測(cè)度規(guī)定成功的程度。）性能測(cè)度規(guī)定成功的程度。 （2）主體感知所有事情，我們將把這個(gè)完整的感知?dú)v史稱）主體感知所有事情，我們將把這個(gè)完整的感知?dú)v史稱為感知序列。為感知序列。 （3）主體知道環(huán)境是什么。）主體知道環(huán)境是什么。 （4）主體可以執(zhí)行的動(dòng)作。）主體可以執(zhí)行的動(dòng)作。p 理性主體理性主體2022-6-15合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室17 BDI 主體模型可以通過下列要素描述：主體模型可以通過下列要素描述： （1）一組關(guān)于世界的信念；）一組關(guān)于世界的信念； （2）主體當(dāng)前打算達(dá)到的一組目標(biāo)；）主體當(dāng)前打算達(dá)到的一組目標(biāo)；

21、 （3）一個(gè)規(guī)劃庫(kù)，描述怎樣達(dá)到目標(biāo)和怎樣改變信念；）一個(gè)規(guī)劃庫(kù)，描述怎樣達(dá)到目標(biāo)和怎樣改變信念； （4）一個(gè)意圖結(jié)構(gòu)，描述主體當(dāng)前怎樣達(dá)到它的目標(biāo)和改）一個(gè)意圖結(jié)構(gòu)，描述主體當(dāng)前怎樣達(dá)到它的目標(biāo)和改變信念。變信念。p BDI主體模型主體模型2022-6-15合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室18p 慎思型慎思型Agent（deliberate Agent） 將將AgentAgent看作是一種特殊的知識(shí)系統(tǒng)，即通過符號(hào)人工智看作是一種特殊的知識(shí)系統(tǒng)，即通過符號(hào)人工智能的方法來實(shí)現(xiàn)能的方法來實(shí)現(xiàn)AgentAgent的表示和推理的表示和推理。慎思型慎思型Age

22、ntAgent的最大特點(diǎn)的最大特點(diǎn)就是將就是將AgentAgent看作是一種意識(shí)系統(tǒng)。人們?cè)O(shè)計(jì)的基于看作是一種意識(shí)系統(tǒng)。人們?cè)O(shè)計(jì)的基于AgentAgent系統(tǒng)系統(tǒng)的目的之一是把它們作為人類個(gè)體或社會(huì)行為的智能代理，那的目的之一是把它們作為人類個(gè)體或社會(huì)行為的智能代理，那么么AgentAgent就應(yīng)該能模擬或表現(xiàn)出被代理者具有的所謂意識(shí)態(tài)度，就應(yīng)該能模擬或表現(xiàn)出被代理者具有的所謂意識(shí)態(tài)度，如信念、愿望、意圖、目標(biāo)、承諾、責(zé)任等。如信念、愿望、意圖、目標(biāo)、承諾、責(zé)任等。Agent內(nèi)部狀態(tài)內(nèi)部狀態(tài)信息融合信息融合知識(shí)庫(kù)知識(shí)庫(kù)規(guī)劃規(guī)劃目標(biāo)目標(biāo)動(dòng)作動(dòng)作環(huán)境傳感器傳感器效應(yīng)器效應(yīng)器知識(shí)信念環(huán)境愿望愿望目的

23、目的意圖意圖BDIBDI模型模型慎思型慎思型Agent框圖框圖2022-6-15合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室19p 反應(yīng)型反應(yīng)型Agent（reactive Agent） 反應(yīng)型反應(yīng)型Agent認(rèn)為，認(rèn)為，Agent的智能應(yīng)該取決于感知和行動(dòng)，的智能應(yīng)該取決于感知和行動(dòng)，從而提出從而提出Agent智能行為的智能行為的“感知感知?jiǎng)幼鲃?dòng)作”模型。此時(shí)的模型。此時(shí)的Agent不需要知識(shí)，不需要表示，也不需要推理，不需要知識(shí)，不需要表示，也不需要推理，Agent可以可以象人類一樣逐步進(jìn)化，象人類一樣逐步進(jìn)化，Agent的行為只能在現(xiàn)實(shí)世界與周圍環(huán)的行為只能在

24、現(xiàn)實(shí)世界與周圍環(huán)境的交互作用中表現(xiàn)出來。境的交互作用中表現(xiàn)出來。Agent當(dāng)前世界當(dāng)前世界動(dòng)作動(dòng)作環(huán)境傳感器傳感器效應(yīng)器效應(yīng)器條件條件-動(dòng)作動(dòng)作規(guī)則規(guī)則反應(yīng)型反應(yīng)型Agent框圖框圖2022-6-15合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室20p混合型混合型Agent（hybrid Agent） 混合型混合型Agent綜合了反應(yīng)型綜合了反應(yīng)型Agent和慎思型和慎思型Agent兩者的兩者的優(yōu)點(diǎn)，具有較強(qiáng)的靈活性和快速的響應(yīng)性。混合型優(yōu)點(diǎn)，具有較強(qiáng)的靈活性和快速的響應(yīng)性?；旌闲虯gent通通常被設(shè)計(jì)成至少有兩層的層次結(jié)構(gòu)。高層是一個(gè)包含有符號(hào)常被設(shè)計(jì)成至少有兩層的

25、層次結(jié)構(gòu)。高層是一個(gè)包含有符號(hào)世界模型的認(rèn)知層，進(jìn)行世界模型的認(rèn)知層，進(jìn)行Agent整體規(guī)劃與設(shè)計(jì)；低層是一整體規(guī)劃與設(shè)計(jì)；低層是一個(gè)能快速響應(yīng)和處理環(huán)境中突發(fā)事件的反應(yīng)層。一般反應(yīng)層個(gè)能快速響應(yīng)和處理環(huán)境中突發(fā)事件的反應(yīng)層。一般反應(yīng)層具有較高的優(yōu)先級(jí)。具有較高的優(yōu)先級(jí)。2022-6-15合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室21p混合型混合型Agent（hybrid Agent） 典型實(shí)例：過程推理系統(tǒng)（典型實(shí)例：過程推理系統(tǒng)（Procedural Reasoning System，簡(jiǎn)，簡(jiǎn)稱稱PRS），它是一個(gè)在動(dòng)態(tài)環(huán)境中推理和執(zhí)行任務(wù)的），它是一個(gè)在動(dòng)態(tài)環(huán)

26、境中推理和執(zhí)行任務(wù)的BDI系統(tǒng)。系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)獲取庫(kù)知識(shí)獲取庫(kù)目標(biāo)目標(biāo)解釋器解釋器意圖結(jié)構(gòu)意圖結(jié)構(gòu)監(jiān)控器監(jiān)控器傳感器傳感器環(huán)境環(huán)境效應(yīng)器效應(yīng)器命令生成器命令生成器2022-6-15合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室22p MAS發(fā)展發(fā)展 MAS的研究歷史最早可以追溯到的研究歷史最早可以追溯到80年代中期的年代中期的Actors模型，模型，接著是接著是Davis和和Smith提出的合同網(wǎng)協(xié)議。合同網(wǎng)協(xié)議至今仍被提出的合同網(wǎng)協(xié)議。合同網(wǎng)協(xié)議至今仍被認(rèn)為是關(guān)于通信、認(rèn)為是關(guān)于通信、MAS協(xié)商研究的經(jīng)典工具。協(xié)商研究的經(jīng)典工具。 研究?jī)?nèi)容：研究?jī)?nèi)容：針對(duì)

27、開放動(dòng)態(tài)的環(huán)境，研究針對(duì)開放動(dòng)態(tài)的環(huán)境，研究MASMAS的求解框架和的求解框架和求解方法。包括求解方法。包括AgentAgent之間的協(xié)商、合作、任務(wù)分配機(jī)制、社之間的協(xié)商、合作、任務(wù)分配機(jī)制、社會(huì)法則、過濾策略以及行為規(guī)范和聯(lián)盟。會(huì)法則、過濾策略以及行為規(guī)范和聯(lián)盟。2022-6-15合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室23 多個(gè)多個(gè)Agent意識(shí)態(tài)度之間的交互問題，這是意識(shí)態(tài)度之間的交互問題，這是MAS理論研究理論研究的重要部分之一。的重要部分之一。 能夠?qū)Νh(huán)境中其他能夠?qū)Νh(huán)境中其他Agent的意識(shí)態(tài)度進(jìn)行推理是的意識(shí)態(tài)度進(jìn)行推理是Agent間共間共存、競(jìng)

28、爭(zhēng)或協(xié)作的要求存、競(jìng)爭(zhēng)或協(xié)作的要求Agent之間的協(xié)同、協(xié)商和協(xié)作行為是之間的協(xié)同、協(xié)商和協(xié)作行為是在其各種精神狀態(tài)的支配和控制下才產(chǎn)生、進(jìn)行和完成的。與在其各種精神狀態(tài)的支配和控制下才產(chǎn)生、進(jìn)行和完成的。與共享精神狀態(tài)相關(guān)的理論主要涉及到相互信念、聯(lián)合目標(biāo)和聯(lián)共享精神狀態(tài)相關(guān)的理論主要涉及到相互信念、聯(lián)合目標(biāo)和聯(lián)合意圖等概念。其中以聯(lián)合意圖為代表，在多合意圖等概念。其中以聯(lián)合意圖為代表，在多Agent環(huán)境下，環(huán)境下，相互信念即是所謂的公共知識(shí)，它與多相互信念即是所謂的公共知識(shí)，它與多Agent通信密切相關(guān)。通信密切相關(guān)。 p MAS與聯(lián)合意圖與聯(lián)合意圖 2022-6-15合肥工業(yè)大學(xué)人工智能

29、與數(shù)據(jù)挖掘研究室合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室24 聯(lián)合意圖的研究的兩種觀點(diǎn)：聯(lián)合意圖的研究的兩種觀點(diǎn)： （1）宏觀點(diǎn)，即在每個(gè)個(gè)體（）宏觀點(diǎn)，即在每個(gè)個(gè)體（Agent）外存在一種聯(lián)合意圖）外存在一種聯(lián)合意圖控制整個(gè)組織或社會(huì)（控制整個(gè)組織或社會(huì)（MAS）的協(xié)作行為；）的協(xié)作行為； （2）微觀點(diǎn)，即每個(gè)成員的意識(shí)態(tài)度導(dǎo)致個(gè)體動(dòng)動(dòng)一起完）微觀點(diǎn)，即每個(gè)成員的意識(shí)態(tài)度導(dǎo)致個(gè)體動(dòng)動(dòng)一起完成協(xié)作目標(biāo)。成協(xié)作目標(biāo)。 Haddadi提出的關(guān)于聯(lián)合意圖的社會(huì)或組織觀點(diǎn)和個(gè)體觀提出的關(guān)于聯(lián)合意圖的社會(huì)或組織觀點(diǎn)和個(gè)體觀點(diǎn)即分別屬于上述兩種觀點(diǎn)。點(diǎn)即分別屬于上述兩種觀點(diǎn)。Jennings提出的關(guān)于聯(lián)合意圖

30、的提出的關(guān)于聯(lián)合意圖的承諾和公約也分別對(duì)應(yīng)于上述兩種觀點(diǎn)。承諾和公約也分別對(duì)應(yīng)于上述兩種觀點(diǎn)。 p MAS與聯(lián)合意圖與聯(lián)合意圖 2022-6-15合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室25聯(lián)合意圖相關(guān)的典型形式化工作：聯(lián)合意圖相關(guān)的典型形式化工作：l Rao和和Georgeff等人基于單個(gè)等人基于單個(gè)Agent系統(tǒng)的系統(tǒng)的BDI模型，遞模型，遞歸定義社會(huì)歸定義社會(huì)Agent的概念，引入了社會(huì)規(guī)劃。的概念，引入了社會(huì)規(guī)劃。l Wooldridge和和Jennings以承諾和公約概念為基礎(chǔ)以承諾和公約概念為基礎(chǔ), 用分用分支程序邏輯建立了協(xié)作問題求解系統(tǒng)的形式化框

31、架。支程序邏輯建立了協(xié)作問題求解系統(tǒng)的形式化框架。l Haddadi基于基于BDI邏輯給出了一個(gè)協(xié)作系統(tǒng)的形式化模邏輯給出了一個(gè)協(xié)作系統(tǒng)的形式化模型。并且還說明了該模型在型。并且還說明了該模型在COSY系統(tǒng)中的應(yīng)用。系統(tǒng)中的應(yīng)用。 p MAS與聯(lián)合意圖與聯(lián)合意圖 2022-6-15合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室26多多Agent的關(guān)鍵技術(shù)可以概括為協(xié)商協(xié)議、協(xié)商策略和協(xié)商處的關(guān)鍵技術(shù)可以概括為協(xié)商協(xié)議、協(xié)商策略和協(xié)商處理三方面的內(nèi)容。理三方面的內(nèi)容。 協(xié)商協(xié)議的主要研究?jī)?nèi)容是協(xié)商協(xié)議的主要研究?jī)?nèi)容是Agent通信語(yǔ)言通信語(yǔ)言(ACL)的定義、表的定義、

32、表示、處理和語(yǔ)義解釋。示、處理和語(yǔ)義解釋。協(xié)商協(xié)議的最簡(jiǎn)單形式：協(xié)商協(xié)議的最簡(jiǎn)單形式： （協(xié)商原語(yǔ)協(xié)商原語(yǔ)，消息內(nèi)容消息內(nèi)容）。）。其中協(xié)商原語(yǔ)即消息類型，它的定義通?；谘哉Z(yǔ)行為理論。其中協(xié)商原語(yǔ)即消息類型，它的定義通?；谘哉Z(yǔ)行為理論。消息內(nèi)容除包含消息的發(fā)送者、接收者、消息信號(hào)、發(fā)送時(shí)間等消息內(nèi)容除包含消息的發(fā)送者、接收者、消息信號(hào)、發(fā)送時(shí)間等固定信息外，還包括與協(xié)商應(yīng)用的具體領(lǐng)域有關(guān)的信息描述。固定信息外，還包括與協(xié)商應(yīng)用的具體領(lǐng)域有關(guān)的信息描述。p多多Agent協(xié)商協(xié)商 2022-6-15合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室27 協(xié)商協(xié)議形式化表示

33、方法通常由三種：巴科斯范式表示、有協(xié)商協(xié)議形式化表示方法通常由三種：巴科斯范式表示、有限自動(dòng)機(jī)表示和語(yǔ)義表示。巴科斯范式表示具有簡(jiǎn)潔、明了的特限自動(dòng)機(jī)表示和語(yǔ)義表示。巴科斯范式表示具有簡(jiǎn)潔、明了的特點(diǎn)，是最常用的表示方法。采用純語(yǔ)義表示的協(xié)商工作不多，研點(diǎn)，是最常用的表示方法。采用純語(yǔ)義表示的協(xié)商工作不多，研究者更多的是給出非形式化的語(yǔ)義解釋。究者更多的是給出非形式化的語(yǔ)義解釋。p多多Agent協(xié)商協(xié)商 2022-6-15合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室28 KQML語(yǔ)言語(yǔ)言：基于消息的通信協(xié)議，：基于消息的通信協(xié)議， 同時(shí)本身也是一種獨(dú)立同時(shí)本身也是一

34、種獨(dú)立的信息交換和協(xié)議語(yǔ)言。的信息交換和協(xié)議語(yǔ)言。 KQML消息的三層結(jié)構(gòu)如下消息的三層結(jié)構(gòu)如下: 內(nèi)容層：在程序開發(fā)語(yǔ)言中，包含有消息的實(shí)際內(nèi)內(nèi)容層：在程序開發(fā)語(yǔ)言中，包含有消息的實(shí)際內(nèi)容容,KQML支持支持ASCII碼語(yǔ)言和二進(jìn)制符號(hào)。碼語(yǔ)言和二進(jìn)制符號(hào)。 通信層：實(shí)現(xiàn)消息特性通信層：實(shí)現(xiàn)消息特性,將低級(jí)的消息參數(shù)將低級(jí)的消息參數(shù),例如消息的例如消息的傳送者和接受者，采用特定的標(biāo)識(shí)符進(jìn)行標(biāo)識(shí)。傳送者和接受者，采用特定的標(biāo)識(shí)符進(jìn)行標(biāo)識(shí)。 消息層：消息層：KQML的核心，其基本功能是標(biāo)識(shí)用以發(fā)送消的核心，其基本功能是標(biāo)識(shí)用以發(fā)送消息的協(xié)議，提供講話動(dòng)作或執(zhí)行發(fā)送者在內(nèi)容中附加的行為。息的協(xié)議，

35、提供講話動(dòng)作或執(zhí)行發(fā)送者在內(nèi)容中附加的行為。p多多Agent協(xié)商協(xié)商 2022-6-15合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室29 協(xié)商策略是協(xié)商策略是Agent決策和選擇協(xié)商協(xié)議和通信消息的策略。決策和選擇協(xié)商協(xié)議和通信消息的策略。協(xié)商策略包括一組與協(xié)商協(xié)議相對(duì)應(yīng)的元級(jí)協(xié)商策略和策略的選協(xié)商策略包括一組與協(xié)商協(xié)議相對(duì)應(yīng)的元級(jí)協(xié)商策略和策略的選擇機(jī)制或函數(shù)兩部分內(nèi)容。協(xié)商策略基本上可以分為五類：?jiǎn)畏綋駲C(jī)制或函數(shù)兩部分內(nèi)容。協(xié)商策略基本上可以分為五類：?jiǎn)畏阶尣?、?jìng)爭(zhēng)型策略、協(xié)作型策略、破壞協(xié)商和拖延協(xié)商。讓步、競(jìng)爭(zhēng)型策略、協(xié)作型策略、破壞協(xié)商和拖延協(xié)商。 競(jìng)爭(zhēng)型

36、策略一般是指協(xié)商參與者堅(jiān)持自己的立場(chǎng)，在協(xié)商過競(jìng)爭(zhēng)型策略一般是指協(xié)商參與者堅(jiān)持自己的立場(chǎng)，在協(xié)商過程中表現(xiàn)出競(jìng)爭(zhēng)行為，使協(xié)商結(jié)果向有利于自身利益方向發(fā)展。程中表現(xiàn)出競(jìng)爭(zhēng)行為，使協(xié)商結(jié)果向有利于自身利益方向發(fā)展。合同網(wǎng)協(xié)商模型、基于策論的協(xié)商過程等都屬于此類。合同網(wǎng)協(xié)商模型、基于策論的協(xié)商過程等都屬于此類。 協(xié)作型策略則是指協(xié)商各方都從系統(tǒng)利益出發(fā)，在協(xié)商過程協(xié)作型策略則是指協(xié)商各方都從系統(tǒng)利益出發(fā)，在協(xié)商過程中相互合作，他們采取的協(xié)商對(duì)策有利于尋找相互能接受的協(xié)商中相互合作，他們采取的協(xié)商對(duì)策有利于尋找相互能接受的協(xié)商結(jié)果。采用協(xié)作型策略的協(xié)商過程包括部分全局規(guī)劃、結(jié)果。采用協(xié)作型策略的協(xié)商過

37、程包括部分全局規(guī)劃、FA/C等。等。 p多多Agent協(xié)商協(xié)商 2022-6-15合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室30 協(xié)商處理包括協(xié)商算法和系統(tǒng)分析兩部分內(nèi)容。協(xié)商處理包括協(xié)商算法和系統(tǒng)分析兩部分內(nèi)容。 協(xié)商算法用于描述協(xié)商算法用于描述Agent在協(xié)商過程中的行為，包括通信、在協(xié)商過程中的行為，包括通信、決策、規(guī)劃和知識(shí)庫(kù)操作等。決策、規(guī)劃和知識(shí)庫(kù)操作等。 系統(tǒng)分析的任務(wù)是分析和評(píng)價(jià)系統(tǒng)分析的任務(wù)是分析和評(píng)價(jià)Agent協(xié)商的行為和性能，回協(xié)商的行為和性能，回答協(xié)商過程中的求解質(zhì)量、算法效率以及系統(tǒng)的公平性和死鎖答協(xié)商過程中的求解質(zhì)量、算法效率以及系統(tǒng)的

38、公平性和死鎖等問題。等問題。p多多Agent協(xié)商協(xié)商 2022-6-15合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室31協(xié)商協(xié)議、協(xié)商策略、協(xié)商處理三者之間關(guān)系協(xié)商協(xié)議、協(xié)商策略、協(xié)商處理三者之間關(guān)系協(xié)商協(xié)議主要處理協(xié)商過程中協(xié)商協(xié)議主要處理協(xié)商過程中Agent間的交互，協(xié)商策略主要間的交互，協(xié)商策略主要涉及涉及Agent內(nèi)的決策和控制過程，而協(xié)商處理則側(cè)重于對(duì)單個(gè)內(nèi)的決策和控制過程，而協(xié)商處理則側(cè)重于對(duì)單個(gè)Agent和多個(gè)和多個(gè)Agent協(xié)商社會(huì)的整體協(xié)商行為的描述和分析。前兩協(xié)商社會(huì)的整體協(xié)商行為的描述和分析。前兩者描述了多者描述了多Agent協(xié)商的微觀方面，后

39、者刻畫了多協(xié)商的微觀方面，后者刻畫了多Agent協(xié)商的宏協(xié)商的宏觀層。觀層。 p多多Agent協(xié)商協(xié)商 2022-6-15合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室32規(guī)劃是連接精神狀態(tài)與動(dòng)作執(zhí)行之間的橋梁，有關(guān)動(dòng)作和規(guī)劃是連接精神狀態(tài)與動(dòng)作執(zhí)行之間的橋梁，有關(guān)動(dòng)作和規(guī)劃的研究一直是規(guī)劃的研究一直是Agent研究的活躍領(lǐng)域。研究的活躍領(lǐng)域。MAS中的規(guī)劃與經(jīng)中的規(guī)劃與經(jīng)典規(guī)劃不同，屬于適應(yīng)性規(guī)劃，需要反映出環(huán)境的持續(xù)變化。典規(guī)劃不同，屬于適應(yīng)性規(guī)劃，需要反映出環(huán)境的持續(xù)變化。MAS中規(guī)劃的研究：中規(guī)劃的研究：（1）將規(guī)劃看作是一種可以在世界狀態(tài)間轉(zhuǎn)換的抽象結(jié)構(gòu)，）

40、將規(guī)劃看作是一種可以在世界狀態(tài)間轉(zhuǎn)換的抽象結(jié)構(gòu)，典型的如與或圖；典型的如與或圖；（2）將規(guī)劃看作是一類復(fù)雜的）將規(guī)劃看作是一類復(fù)雜的Agent精神狀態(tài)。精神狀態(tài)。p多多Agent規(guī)劃規(guī)劃2022-6-15合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室33將將Agent的規(guī)劃庫(kù)定義為一個(gè)與或圖結(jié)構(gòu)，其中的每一條規(guī)的規(guī)劃庫(kù)定義為一個(gè)與或圖結(jié)構(gòu)，其中的每一條規(guī)劃包括以下四個(gè)部分：劃包括以下四個(gè)部分：（1）規(guī)劃目標(biāo)，這是規(guī)劃的點(diǎn)火條件，表示該條規(guī)劃能達(dá)）規(guī)劃目標(biāo)，這是規(guī)劃的點(diǎn)火條件，表示該條規(guī)劃能達(dá)到的目標(biāo)；到的目標(biāo)；（2）規(guī)劃前提，表示該規(guī)劃被執(zhí)行前必須滿足的環(huán)境或狀）規(guī)劃

41、前提，表示該規(guī)劃被執(zhí)行前必須滿足的環(huán)境或狀態(tài)條件；態(tài)條件；（3）規(guī)劃體；是規(guī)劃的程序部分由規(guī)劃序列和規(guī)劃子目標(biāo)）規(guī)劃體；是規(guī)劃的程序部分由規(guī)劃序列和規(guī)劃子目標(biāo)組成；組成；（4）規(guī)劃結(jié)果，表示執(zhí)行規(guī)劃后對(duì)環(huán)境后狀態(tài)的更新結(jié)果。）規(guī)劃結(jié)果，表示執(zhí)行規(guī)劃后對(duì)環(huán)境后狀態(tài)的更新結(jié)果。 p多多Agent規(guī)劃規(guī)劃2022-6-15合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室34 移動(dòng)代理是一種可以移動(dòng)的移動(dòng)代理是一種可以移動(dòng)的AgentAgent，它可自主地在異構(gòu)的網(wǎng)它可自主地在異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)上，按照一定的規(guī)程移動(dòng)，尋找合適的計(jì)算資源、信息資源絡(luò)上，按照一定的規(guī)程移動(dòng)，尋找合適的計(jì)算資源、信息資源或軟件資源，利用與這些資源處于同一主機(jī)或網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)，就或軟件資源，利用與這些資源處于同一主機(jī)或網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)，就近處理或使用這些資源，代表用戶完成特定的任務(wù)近處理或使用這些資源，代表用戶完成特定的任務(wù) 2022-6-15合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室合肥工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)挖掘研究室35l節(jié)省帶寬：通過移動(dòng)到服務(wù)器端工作并把最