WhyMulti-agentsystem為什么構(gòu)課件

M.A.S

Multi-agentSystems

多智能體系統(tǒng)

M.A.S

Multi-agentSystems

多1Multi-agentsystem

多智能體系統(tǒng)（MAS）IntelligentSystemwithtwoormoreagents—Multi-agentsystem智能系統(tǒng)由兩個(gè)或多個(gè)智能體組成的集合，它的目標(biāo)是將大而復(fù)雜的系統(tǒng)建設(shè)成小的、彼此互相通信和協(xié)調(diào)的，易于管理的系統(tǒng)。MAS是分布式人工智能（DAI，DistributedArtificialIntelligence）的一個(gè)重要分支，是20世紀(jì)末至21世紀(jì)初國(guó)際上人工智能的前沿學(xué)科。研究的目的在于解決大型、復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，而解決這類問(wèn)題已超出了單個(gè)智能體的能力。Multi-agentsystem

多智能體系統(tǒng)（M2WhyMulti-agentsystem?

為什么構(gòu)造多智能體系統(tǒng)Differencebetweensystemswithoneagentandmulti-agents?單智能體系統(tǒng)與多智能體系統(tǒng)的差別：多智能體系統(tǒng)具有自主性、分布性、協(xié)調(diào)性，并具有自組織能力、學(xué)習(xí)能力和推理能力。采用多智能體系統(tǒng)解決實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題，具有很強(qiáng)的魯棒性和可靠性，并具有較高的問(wèn)題求解效率WhyMulti-agentsystem?

為什么構(gòu)造多3Agent(智能體)主體(agent)通常是指一些邏輯上相對(duì)獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)處理機(jī)及運(yùn)行于其上的進(jìn)程。主體可以有應(yīng)用程序、主動(dòng)式信息資源以及在線網(wǎng)路服務(wù)功能等。它能在一定的環(huán)境下持續(xù)自主運(yùn)行，能自學(xué)習(xí)、自增長(zhǎng)，同時(shí)又可以和別的主體進(jìn)行協(xié)商與協(xié)作，以便完成任務(wù)。主體要能夠持續(xù)不斷地感知它們周圍的環(huán)境，并在一個(gè)限定的時(shí)間內(nèi)對(duì)所受的感官刺激計(jì)算出合適的反應(yīng)。Agent(智能體)主體(agent)通常是指一些邏輯上相對(duì)4Agent

智能體

Anagentcanbeaffectedinitsactivitiesbyotheragents.智能體可以在感知范圍內(nèi)被其他智能體影響Agentstrytocombinetheireffortstoaccomplishasagroupwhattheindividualscannotinthecaseofcooperation.智能體可以聯(lián)合起來(lái)完成個(gè)體無(wú)法完成的功能Agentstrytogetwhatonlysomeofthemcanhaveinthecaseofcompetition.智能體也可以會(huì)彼此競(jìng)爭(zhēng)Agent

智能體Anagentcanbeaffe5Neighborhoodaroundanagent

圍繞著智能體的區(qū)域Everyagentreactsonlytoflockmateswithinacertainsmallneighborhoodarounditself.每一個(gè)智能體與外界的其他智能體接觸時(shí)需要通過(guò)agent的區(qū)域來(lái)感知Theneighborhoodischaracterizedbyadistanceandanangle區(qū)域即為通過(guò)角度和距離定義圍繞著智能體的一片范圍Neighborhoodaroundanagent

圍6Theneighborhoodischaracterizedbyadistance(measuredfromthecenteroftheboid)andanangle,measuredfromtheboid'sdirectionofflight.每一個(gè)agent都有自己的區(qū)域，區(qū)域以boid為中心，以一定距離為半徑為具有一定角度的扇形Flockmatesoutsidethislocalneighborhoodareignored.超出該agent的區(qū)域范圍的其他agent會(huì)被無(wú)視Theneighborhoodcouldbeconsideredamodeloflimitedperception(asbyfishinmurkywater)區(qū)域可以認(rèn)為是agent所具有的感知能力Neighborhood

區(qū)域Theneighborhoodischaracteri73rules:Separation

三條規(guī)則：1.分離Separation:steertoavoidcrowdinglocalflockmates盡量避免在本地匯集大量agent個(gè)體3rules:Separation

三條規(guī)則：1.分離83rules:Alignment

三條規(guī)則：2.保持群體形狀A(yù)lignment:steertowardstheaverageheadingoflocalflockmates盡量使單體朝著各方向平均的趨勢(shì)排列，盡力在各個(gè)方向排成直線3rules:Alignment

三條規(guī)則：2.保持群93rules:Cohesion

三條規(guī)則：3.適當(dāng)?shù)木酆螩ohesion:steertomovetowardtheaveragepositionoflocalflockmates單體群應(yīng)圍繞著中心移動(dòng)，不能分離太遠(yuǎn)3rules:Cohesion

三條規(guī)則：3.適當(dāng)?shù)木?0Whymultiagentsystem?-1

Moderncomputingplatformsandinformationenvironmentsaredistributed,large,open,andheterogeneous.現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)平臺(tái)和信息環(huán)境是分布式的，巨型的，開發(fā)的，多樣且復(fù)雜的Theseoftenexceedthelevelofconventional,centralizedcomputingbecausetheyrequireprocessingofhugeamountsofdata,orofdatathatarisesatgeographicallydistinctlocations.這些復(fù)雜的情況需要處理巨量的數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)又存在于不同的地方，所有這些超出了傳統(tǒng)的集中型計(jì)算能夠解決問(wèn)題的能力Whymultiagentsystem?-1

Moder11Whymultiagentsystem?-2Theyhavethecapacitytoplayanimportantroleindevelopingandanalyzingmodelsandtheoriesofinteractivityinhumansocieties,andsolvingproblemswhichitisdifficulttosolveinconventionalmethod.而多主體智能系統(tǒng)擁有可以自我發(fā)展和分析問(wèn)題的能力并且可以解決對(duì)于傳統(tǒng)方法比較困難的問(wèn)題collaborative:SolvingtheMASproblembecomesaplanningproblem.adversarial:Theagentsrequiresstrategicreasoning,akintothatofGameTheory.智能主體之間可以互動(dòng)，有合作也有競(jìng)爭(zhēng)Whymultiagentsystem?-2Theyh12Majorcharacteristicsofmultiagentsystems

多智能主體系統(tǒng)的基本特征Eachagenthasjustincompleteinformationandisrestrictedinitscapabilities.每一個(gè)主體有不完整的信息，并且對(duì)其活動(dòng)范圍有所限制Systemcontrolisdistributed;系統(tǒng)控制是分布式的DataisdecentralizedandComputationisasynchronous.數(shù)據(jù)時(shí)分散的，計(jì)算是不同步的Majorcharacteristicsofmulti13Someattributesofmultiagentsystems–1

多智能主體系統(tǒng)的一些屬性Attribute（屬性）Range（范圍）Agents智能體Number(數(shù)量)Fromtwoupward（兩個(gè)以上）Uniformity（單一性）Homogeneous…（同類）heterogeneous.（多類）Goals（目標(biāo)）Contradicting…（敵對(duì)）complementary（合作）Abilities（能力）(sensors（傳感器）,effectors（受動(dòng)器）,cognition（認(rèn)知力）)Simple（單一的）advanced（超前的）Someattributesofmultiagent14Someattributesofmultiagentsystems–1

多智能主體系統(tǒng)的一些屬性Attribute（屬性）Range（范圍）Interaction（互動(dòng)）Frequency(頻率)Low…h(huán)igh（由低到高）Pattern(flowofdataandcontrol)（數(shù)據(jù)流與控制）Decentralized（分散的）hierarchical（分等級(jí)的）Variability（變化性）Fixed…（固定的）Changeable（可變的）Purpose（目的）Competitive…（競(jìng)爭(zhēng)）cooperative（合作）Someattributesofmultiagent15Someattributesofmultiagentsystems–3

多智能主體系統(tǒng)的一些屬性Attribute（屬性）Range（范圍）Environment環(huán)境Predictability(預(yù)知性)Forseeable…（可預(yù)見）Unforseeable（不可預(yù)見）Accessibilityandknowability接近性與可知性Unlimited…（不受限制）Limited（受限制）Dynamics（動(dòng)態(tài)性）Fixed…（固定的）variable（多變的）Diversity(多樣性)Poor…（缺少變化）rich（富于變化）Availabilityofresources可用資源量Restricted（受限制）…ample（足夠）Someattributesofmultiagent16aMulti-AgentSysteminE-Commerce

多智能體系統(tǒng)在電子商務(wù)上的應(yīng)用

ElectroniccommerceisapopulardomainfortheapplicationofagenttechnologiesIndeed,manysystemshavebeenproposedandimplementedforproductinformationretrieval,auctioning,brokeringandnegotiatingetc.AnimportantelementforanyE-commercesystemistheefficient,accurateandprecisesearchandselectionofproductsauserwishestopurchase.AgentssupportthebuyingandsellingofproductsandservicesintheInternetfortheirusers。Often,theusersneedtoreformulatetheirqueriestoaccomplisheffectiveproductinformationretrieval,becausetheresultiseitherinsufficient,ortoomuchinformation(orverylargelistsofdocuments)isdelivered.Thispaperpresentsathree-layeragentarchitectureallowingforefficientproductinformationretrievalandselection.Todemonstrateourapproach,asystem(calledaKIA)comprisingauserinterfaceandafiltering/retrievalagenthasbeenimplemented].Athirdagentpresentinthearchitectureforautomaticallygatheringproductinformationhasyettobeimplemented.Atpresent,thesystemhasbeentestedwithproductdatamanuallycollectedandfedintothesystemfortestingpurposes.aMulti-AgentSysteminE-Comm17電子商務(wù)在多智能體應(yīng)用技術(shù)方面是被廣泛應(yīng)用的一個(gè)領(lǐng)域，許多系統(tǒng)已經(jīng)開始準(zhǔn)備使用這樣的技術(shù)用來(lái)進(jìn)行產(chǎn)品的信息檢索，中介代理與拍賣，然而對(duì)于電子商務(wù)系統(tǒng)而言，一個(gè)非常重要的指標(biāo)就是其工作效率及搜索產(chǎn)品信息的精度以及提供盡可能多的產(chǎn)品選擇供消費(fèi)者購(gòu)買。多智能體系統(tǒng)可以為他們的使用者提供在線購(gòu)買與銷售產(chǎn)品的服務(wù)。下面介紹一種三層智能體架構(gòu)來(lái)完成關(guān)于產(chǎn)品信息的有效檢索，為了演示這個(gè)架構(gòu)，系統(tǒng)需要一個(gè)使用接口，一個(gè)有過(guò)濾功能的智能體以及一個(gè)智能體來(lái)自動(dòng)的收集產(chǎn)品信息，目前這個(gè)系統(tǒng)已經(jīng)開始用手工輸入產(chǎn)品數(shù)據(jù)的方式在測(cè)試了。電子商務(wù)在多智能體應(yīng)用技術(shù)方面是被廣泛應(yīng)用的一個(gè)領(lǐng)域，許多系18

Athree-layerAgentArchitectureforProductSearchandRetrieval

三層結(jié)構(gòu)

Athree-layerAgentArchitect19ClientLayer

客戶端Thislayercontainstheagentsforprocessingandfilteringinformation.Atthislayer,theusersinteractwiththesystem,andtheresultsaredisplayed.The“InterfaceAgent”residesintheInterfacesub-layer.Itprovidesforuser’sregistration,gatherininformationfromtheuser,anddisplayinginformationthatisprovidedbythe“Filtering/RetrievalAgent”.The“Filtering/RetrievalAgent”intheTreatmentsub-layerhandlesthelogicprocess.Itsearchestheinformationonbehalfofauser.ClientLayer

客戶端Thislayercon20這一層的智能體主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)加工和數(shù)據(jù)過(guò)濾，這一層使用者與系統(tǒng)可以交互，操作結(jié)果可以顯示出來(lái)，接口智能體，設(shè)置在接口集中層，她向使用者提供注冊(cè)功能，收集使用者的信息，并且通過(guò)過(guò)濾和檢錯(cuò)智能體可以將這些信息顯示出來(lái)，過(guò)濾與檢索智能體在處理總層，負(fù)責(zé)邏輯進(jìn)程，他負(fù)責(zé)使用者的信息搜索功能這一層的智能體主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)加工和數(shù)據(jù)過(guò)濾，這一層使用者與系統(tǒng)21ServerLayer

服務(wù)器層Thislayerservesasstoragefordatarequiredbythesystemandforsharinguserdata.Theapplicationinthe“ServerLayer”isresponsibleforrunningdifferentapplicationmodulesindifferentprocesses,passingdatabetweenthemanddistributingthemacrossphysicalprocessorsandmachines.ServerLayer

服務(wù)器層Thislayerse22這一層作為供系統(tǒng)和用戶數(shù)據(jù)共享所需的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。在“服務(wù)器層”的應(yīng)用程序是運(yùn)行在不同的進(jìn)程不同的應(yīng)用模塊的，負(fù)責(zé)它們之間的數(shù)據(jù)傳遞并通過(guò)物理數(shù)據(jù)處理器和機(jī)器來(lái)分配數(shù)據(jù)這一層作為供系統(tǒng)和用戶數(shù)據(jù)共享所需的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。在“服務(wù)器層”23InternetLayer

互聯(lián)網(wǎng)層Thedataextractedfromthedistributeddatabasesbythe“InformationAgent”isstoredinthe“MasterData”wherethe“Filtering/RetrievalAgent”canretrieveitlater.Interactionsbetweentheclientandtheserveroperatethesamewayastheydoinatwo-layersystem.Thethirdlayerprovidescomprehensivedataservices,includingdatabaseoperationsandanyotherservicesneededtosupportarobuste-commerceserver.InternetLayer

互聯(lián)網(wǎng)層Thedataex24從分布式數(shù)據(jù)庫(kù)提取的“信息代理”的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在“主數(shù)據(jù)”里的“過(guò)濾/檢索代理”可以檢索它。客戶端與服務(wù)器的交互操作，因?yàn)樗麄円酝瑯拥姆绞皆谝粋€(gè)兩層制做。第三層提供全面的數(shù)據(jù)，包括數(shù)據(jù)庫(kù)操作，并需要支持一個(gè)強(qiáng)大的電子商務(wù)服務(wù)器上的任何其他服務(wù)的服務(wù)。從分布式數(shù)據(jù)庫(kù)提取的“信息代理”的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在“主數(shù)據(jù)”里的“25InterfaceAgentTheinterfaceagentisauseragentthatactsasanintermediarybetweentheuserandtherestofthenetworkedworld.Itmustbeabletoeffectivelyandefficientlyinteractwiththeuser.Theinterface,intheformofaJavaapplet,isaccessibletotheuserfromanyWebbrowserwhenevertheuserrequeststointeractwiththeapplication.The“InterfaceAgent”providesaformtoenabletheuserstodefinetheirsearchcriteria,communicateswiththe“Filtering/RetrievalAgent”,anddisplaysresultsinanappropriatemanner.TheaKIAInterfacehasadirectrelationwiththe“UserData”andthe“DescriptionData”.InterfaceAgentTheinterface26接口智能體是用戶代理，作為用戶與網(wǎng)絡(luò)世界的其他中介機(jī)構(gòu)。它必須能夠做到有效地與用戶交互。該接口，以Java小程序的形式，用戶的任何通過(guò)Web瀏覽器的訪問(wèn)請(qǐng)求通過(guò)該應(yīng)用程序都可以被實(shí)現(xiàn)?！敖涌诖怼碧峁┝艘粋€(gè)形式，使用戶能夠定義他們的搜索條件，與“過(guò)濾/檢索代理”，并顯示結(jié)果并且以適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行交互。該aKIA接口有一個(gè)與“用戶數(shù)據(jù)”和“描述數(shù)據(jù)”存在著直接關(guān)系，接口智能體是用戶代理，作為用戶與網(wǎng)絡(luò)世界的其他中介機(jī)構(gòu)。它必27Filtering/RetrievalAgent

過(guò)濾和搜索層Thisagentsearchestheinformationsourcestofinddatathatmatchestheselectioncriteriaoftheuser.Uponreceivingarequest,the“Filtering/RetrievalAgent”accessesthedata,lookingformatchinginformation,andreturnsittothe“InterfaceAgent”.TheRetrievalMethodsthatwehaveimplementedwillbediscussedlaterinsection2.5.Filteringandretrievalareseenastwosidesofthesamecoin.Retrievalagentssearchandretrieveinformation.Theyaretorecommendtheuserarankedlistofinformation.Filteringagentsmodelandmonitortheinterestsoftheuser.Theyareusedtoreduceinformationoverloadbyremovingundesireddatafromastreamofincominginformation.Informationfilteringrecognizestheinterestofauseranddeliversthuscontentthatisbasedonhisparticularinterests.Theagentrunsontheuser’sworkstationatalltimes.Amobileagentcouldbeusedinsteadtomovebetweendatasourcesandcheckthedatalocally.Itisvitalthattherequestedinformationsatisfiestheuser’squeryandgoals.Therequestsentbythe“Filtering/RetrievalAgent”mustthusbebasedonboth,theinformationobtaineddirectlyfromtheuserandalsouponanyusermodelthesystemhasmanagedtobuildup.Filtering/RetrievalAgent

過(guò)濾和28此智能體通過(guò)搜索查找數(shù)據(jù)信息來(lái)源來(lái)相匹配用戶的選擇標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)收到一個(gè)請(qǐng)求，“過(guò)濾/檢索代理”會(huì)取得該請(qǐng)求的數(shù)據(jù)，查找與之匹配的信息，并返回到“接口代理”。過(guò)濾和檢索被看作是一個(gè)個(gè)硬幣的兩面。檢索代理搜索和檢索信息。他們推薦給用戶信息的排名列表。過(guò)濾代理模型和監(jiān)控用戶的興趣。它們被用來(lái)清除不必要的數(shù)據(jù)輸入信息流。通過(guò)信息過(guò)濾來(lái)識(shí)別一個(gè)用戶的興趣，并提供其內(nèi)容。代理可以在任何時(shí)候運(yùn)行在用戶的工作站。移動(dòng)代理可以用來(lái)代替移動(dòng)數(shù)據(jù)源和檢查本地?cái)?shù)據(jù)。最重要的是，所要求的信息是滿足用戶的搜索詢和目標(biāo)的。通過(guò)“過(guò)濾/檢索代理”的請(qǐng)求的結(jié)果都基于這兩個(gè)基礎(chǔ)的處理后傳送的，而直接從用戶獲得的信息，與任何其他用戶獲得的信息的模型系統(tǒng)已經(jīng)成功地建立起來(lái)。此智能體通過(guò)搜索查找數(shù)據(jù)信息來(lái)源來(lái)相匹配用戶的選擇標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)收29InformationAgent

信息層Thereisanever-increasingamountofinformationavailableontheWeb.Thisagentperformstheroleofmanaging,manipulatingorcollatinginformationfrommanydistributedsourcesandwillberesponsibleforfinding,fetching,abstractingandclassifyingtheactualinformationthattheuserisinterestedin.Informationagentsaretoolstohelptomanagethetremendousamountofinformationavailable.The“InformationAgent”requestsparticularpiecesofinformationfromdifferentinformationsourcesandallowstheusertodealwithdistributedsourcesofinformationeffectively.Asstatedbefore,thisagentstillneedstobeimplemented.InformationAgent

信息層Thereis30網(wǎng)絡(luò)上不斷有新的信息在增加。信息智能體的任務(wù)就是對(duì)這些信息進(jìn)行操作和整理從許多信息源進(jìn)行資料分發(fā)，信息智能體是使這些海量信息變成可以使用的信息管理工具。“信息智能體”特別要求分辨來(lái)自不同信息源的信息，并允許用戶處理分布式的有效信息數(shù)據(jù)源。如前所述，該代理還需要得到執(zhí)行。網(wǎng)絡(luò)上不斷有新的信息在增加。信息智能體的任務(wù)就是對(duì)這些信息進(jìn)31Theapplicationdomain

應(yīng)用領(lǐng)域Ourarchitectureaimstobegeneric.ItisthereforepossibletoapplythisarchitectureindifferentdomainsinE-commerce.Todemonstratetheviabilityofourapproach,wefocusinthispaperonaproductwithcommoncharacteristicsandrathersmallsetsofrecords.Theautomobiledomainwaschosenasthecontextforthiswork.Itisaproductwithcommoncharacteristicssuchasmark,model,etc.TheaccessiblecasesofproductdescriptionsinthesearchspacearesmallandfindingthemneedsmoretimeandenergythanotherproductslikebooksandCDs.Ourdatabase(MasterData)currentlyincludesabout350recordsofautomobilesgatheredfromthesite[U2].Theyaredescribedbythefollowingattributes:mark,model,color,transmission,fabric,kilometer,price,cylinderanddoor.Thelasttwoattributesarenotconsideredinoursearchcriteria.Alltherecordsarevalidandforeachrecord,therealsoexistsa“DescriptionData”.Theapplicationdomain

應(yīng)用領(lǐng)域Ou32我們的架構(gòu)的目標(biāo)是成為通用的。因此在電子商務(wù)各個(gè)領(lǐng)域都可以應(yīng)用這種架構(gòu)。為了證明該方法的可行性。我們選擇汽車領(lǐng)域作為這項(xiàng)工作的背景環(huán)境。這是一個(gè)如標(biāo)記，模型等，尋找他們比找書和CD需要更多的時(shí)間。我們的數(shù)據(jù)庫(kù)（主數(shù)據(jù)）目前有大約350名從網(wǎng)站上收集的汽車的記錄。他們所描述的有下列屬性：標(biāo)記，型號(hào)，顏色，傳輸，面料，公里，價(jià)格，汽缸和門。最后兩個(gè)屬性不被列入在我們的搜索標(biāo)準(zhǔn)中。所有記錄是有效的，對(duì)于每個(gè)記錄，存在一個(gè)“描述數(shù)據(jù)”。我們的架構(gòu)的目標(biāo)是成為通用的。因此在電子商務(wù)各個(gè)領(lǐng)域都可以應(yīng)33AnExampleConsiderthefollowingparameterstosearchforaparticularvehicletypeMark:Mercedes-BenzModel:CLK,SorSLColor:blackTransmission:AutomaticFabric:between1995and2002Kilometer:between1000and90000Price:between45000and100000Theuserentersthevaluesofparametersandselectsthesearchmethod.Afterthat,theuserjustclicksthe“Search”buttonandletthe“Filtering/RetrievalAgent”dothesearch.The“Filtering/RetrievalAgent”willthenprovidetherecommendedresultsaccordingtotheseparameters.Figure2showstheinputcaseandthefifteenrecordsthe“Filtering/RetrievalAgent”hasfound.Onlythefirstfiverecordsarematched.AnExampleConsiderthefollowi34參考下面的參數(shù)為某輛汽車型號(hào)搜索：奔馳型號(hào)：CLK，S或sl，顏色：黑色；變速箱：自動(dòng)；面料：1995年至2002年；公里：1000和90000之間；價(jià)格：45000和100000之間；用戶輸入?yún)?shù)值，并選擇搜索方法。在此之后，用戶只需點(diǎn)擊“搜索”按鈕，讓“過(guò)濾/檢索代理”做搜索。“過(guò)濾/檢索代理會(huì)對(duì)結(jié)果提供建議，根據(jù)這些參數(shù)。圖顯示了輸入數(shù)據(jù)和“過(guò)濾/檢索代理”已發(fā)現(xiàn)的十五記錄，只有前五個(gè)記錄匹配搜索條件。參考下面的參數(shù)為某輛汽車型號(hào)搜索：奔馳型號(hào)：CLK，S或sl35Byclickingeachrowoftheresulttable,theusercanviewtheDescriptionDataofthatcaseinordertoconsultthecompleteproductdescription.通過(guò)單擊每個(gè)表行的結(jié)果，用戶可以查看該例描述數(shù)據(jù)，以便查閱完整的產(chǎn)品說(shuō)明。Byclickingeachrowofthere36運(yùn)行結(jié)果顯示

運(yùn)行結(jié)果顯示

37M.A.S

Multi-agentSystems

多智能體系統(tǒng)

M.A.S

Multi-agentSystems

多38Multi-agentsystem

多智能體系統(tǒng)（MAS）IntelligentSystemwithtwoormoreagents—Multi-agentsystem智能系統(tǒng)由兩個(gè)或多個(gè)智能體組成的集合，它的目標(biāo)是將大而復(fù)雜的系統(tǒng)建設(shè)成小的、彼此互相通信和協(xié)調(diào)的，易于管理的系統(tǒng)。MAS是分布式人工智能（DAI，DistributedArtificialIntelligence）的一個(gè)重要分支，是20世紀(jì)末至21世紀(jì)初國(guó)際上人工智能的前沿學(xué)科。研究的目的在于解決大型、復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，而解決這類問(wèn)題已超出了單個(gè)智能體的能力。Multi-agentsystem

多智能體系統(tǒng)（M39WhyMulti-agentsystem?

為什么構(gòu)造多智能體系統(tǒng)Differencebetweensystemswithoneagentandmulti-agents?單智能體系統(tǒng)與多智能體系統(tǒng)的差別：多智能體系統(tǒng)具有自主性、分布性、協(xié)調(diào)性，并具有自組織能力、學(xué)習(xí)能力和推理能力。采用多智能體系統(tǒng)解決實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題，具有很強(qiáng)的魯棒性和可靠性，并具有較高的問(wèn)題求解效率WhyMulti-agentsystem?

為什么構(gòu)造多40Agent(智能體)主體(agent)通常是指一些邏輯上相對(duì)獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)處理機(jī)及運(yùn)行于其上的進(jìn)程。主體可以有應(yīng)用程序、主動(dòng)式信息資源以及在線網(wǎng)路服務(wù)功能等。它能在一定的環(huán)境下持續(xù)自主運(yùn)行，能自學(xué)習(xí)、自增長(zhǎng)，同時(shí)又可以和別的主體進(jìn)行協(xié)商與協(xié)作，以便完成任務(wù)。主體要能夠持續(xù)不斷地感知它們周圍的環(huán)境，并在一個(gè)限定的時(shí)間內(nèi)對(duì)所受的感官刺激計(jì)算出合適的反應(yīng)。Agent(智能體)主體(agent)通常是指一些邏輯上相對(duì)41Agent

智能體

Anagentcanbeaffectedinitsactivitiesbyotheragents.智能體可以在感知范圍內(nèi)被其他智能體影響Agentstrytocombinetheireffortstoaccomplishasagroupwhattheindividualscannotinthecaseofcooperation.智能體可以聯(lián)合起來(lái)完成個(gè)體無(wú)法完成的功能Agentstrytogetwhatonlysomeofthemcanhaveinthecaseofcompetition.智能體也可以會(huì)彼此競(jìng)爭(zhēng)Agent

智能體Anagentcanbeaffe42Neighborhoodaroundanagent

圍繞著智能體的區(qū)域Everyagentreactsonlytoflockmateswithinacertainsmallneighborhoodarounditself.每一個(gè)智能體與外界的其他智能體接觸時(shí)需要通過(guò)agent的區(qū)域來(lái)感知Theneighborhoodischaracterizedbyadistanceandanangle區(qū)域即為通過(guò)角度和距離定義圍繞著智能體的一片范圍Neighborhoodaroundanagent

圍43Theneighborhoodischaracterizedbyadistance(measuredfromthecenteroftheboid)andanangle,measuredfromtheboid'sdirectionofflight.每一個(gè)agent都有自己的區(qū)域，區(qū)域以boid為中心，以一定距離為半徑為具有一定角度的扇形Flockmatesoutsidethislocalneighborhoodareignored.超出該agent的區(qū)域范圍的其他agent會(huì)被無(wú)視Theneighborhoodcouldbeconsideredamodeloflimitedperception(asbyfishinmurkywater)區(qū)域可以認(rèn)為是agent所具有的感知能力Neighborhood

區(qū)域Theneighborhoodischaracteri443rules:Separation

三條規(guī)則：1.分離Separation:steertoavoidcrowdinglocalflockmates盡量避免在本地匯集大量agent個(gè)體3rules:Separation

三條規(guī)則：1.分離453rules:Alignment

三條規(guī)則：2.保持群體形狀A(yù)lignment:steertowardstheaverageheadingoflocalflockmates盡量使單體朝著各方向平均的趨勢(shì)排列，盡力在各個(gè)方向排成直線3rules:Alignment

三條規(guī)則：2.保持群463rules:Cohesion

三條規(guī)則：3.適當(dāng)?shù)木酆螩ohesion:steertomovetowardtheaveragepositionoflocalflockmates單體群應(yīng)圍繞著中心移動(dòng)，不能分離太遠(yuǎn)3rules:Cohesion

三條規(guī)則：3.適當(dāng)?shù)木?7Whymultiagentsystem?-1

Moderncomputingplatformsandinformationenvironmentsaredistributed,large,open,andheterogeneous.現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)平臺(tái)和信息環(huán)境是分布式的，巨型的，開發(fā)的，多樣且復(fù)雜的Theseoftenexceedthelevelofconventional,centralizedcomputingbecausetheyrequireprocessingofhugeamountsofdata,orofdatathatarisesatgeographicallydistinctlocations.這些復(fù)雜的情況需要處理巨量的數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)又存在于不同的地方，所有這些超出了傳統(tǒng)的集中型計(jì)算能夠解決問(wèn)題的能力Whymultiagentsystem?-1

Moder48Whymultiagentsystem?-2Theyhavethecapacitytoplayanimportantroleindevelopingandanalyzingmodelsandtheoriesofinteractivityinhumansocieties,andsolvingproblemswhichitisdifficulttosolveinconventionalmethod.而多主體智能系統(tǒng)擁有可以自我發(fā)展和分析問(wèn)題的能力并且可以解決對(duì)于傳統(tǒng)方法比較困難的問(wèn)題collaborative:SolvingtheMASproblembecomesaplanningproblem.adversarial:Theagentsrequiresstrategicreasoning,akintothatofGameTheory.智能主體之間可以互動(dòng)，有合作也有競(jìng)爭(zhēng)Whymultiagentsystem?-2Theyh49Majorcharacteristicsofmultiagentsystems

多智能主體系統(tǒng)的基本特征Eachagenthasjustincompleteinformationandisrestrictedinitscapabilities.每一個(gè)主體有不完整的信息，并且對(duì)其活動(dòng)范圍有所限制Systemcontrolisdistributed;系統(tǒng)控制是分布式的DataisdecentralizedandComputationisasynchronous.數(shù)據(jù)時(shí)分散的，計(jì)算是不同步的Majorcharacteristicsofmulti50Someattributesofmultiagentsystems–1

多智能主體系統(tǒng)的一些屬性Attribute（屬性）Range（范圍）Agents智能體Number(數(shù)量)Fromtwoupward（兩個(gè)以上）Uniformity（單一性）Homogeneous…（同類）heterogeneous.（多類）Goals（目標(biāo)）Contradicting…（敵對(duì)）complementary（合作）Abilities（能力）(sensors（傳感器）,effectors（受動(dòng)器）,cognition（認(rèn)知力）)Simple（單一的）advanced（超前的）Someattributesofmultiagent51Someattributesofmultiagentsystems–1

多智能主體系統(tǒng)的一些屬性Attribute（屬性）Range（范圍）Interaction（互動(dòng)）Frequency(頻率)Low…h(huán)igh（由低到高）Pattern(flowofdataandcontrol)（數(shù)據(jù)流與控制）Decentralized（分散的）hierarchical（分等級(jí)的）Variability（變化性）Fixed…（固定的）Changeable（可變的）Purpose（目的）Competitive…（競(jìng)爭(zhēng)）cooperative（合作）Someattributesofmultiagent52Someattributesofmultiagentsystems–3

多智能主體系統(tǒng)的一些屬性Attribute（屬性）Range（范圍）Environment環(huán)境Predictability(預(yù)知性)Forseeable…（可預(yù)見）Unforseeable（不可預(yù)見）Accessibilityandknowability接近性與可知性Unlimited…（不受限制）Limited（受限制）Dynamics（動(dòng)態(tài)性）Fixed…（固定的）variable（多變的）Diversity(多樣性)Poor…（缺少變化）rich（富于變化）Availabilityofresources可用資源量Restricted（受限制）…ample（足夠）Someattributesofmultiagent53aMulti-AgentSysteminE-Commerce

多智能體系統(tǒng)在電子商務(wù)上的應(yīng)用

ElectroniccommerceisapopulardomainfortheapplicationofagenttechnologiesIndeed,manysystemshavebeenproposedandimplementedforproductinformationretrieval,auctioning,brokeringandnegotiatingetc.AnimportantelementforanyE-commercesystemistheefficient,accurateandprecisesearchandselectionofproductsauserwishestopurchase.AgentssupportthebuyingandsellingofproductsandservicesintheInternetfortheirusers。Often,theusersneedtoreformulatetheirqueriestoaccomplisheffectiveproductinformationretrieval,becausetheresultiseitherinsufficient,ortoomuchinformation(orverylargelistsofdocuments)isdelivered.Thispaperpresentsathree-layeragentarchitectureallowingforefficientproductinformationretrievalandselection.Todemonstrateourapproach,asystem(calledaKIA)comprisingauserinterfaceandafiltering/retrievalagenthasbeenimplemented].Athirdagentpresentinthearchitectureforautomaticallygatheringproductinformationhasyettobeimplemented.Atpresent,thesystemhasbeentestedwithproductdatamanuallycollectedandfedintothesystemfortestingpurposes.aMulti-AgentSysteminE-Comm54電子商務(wù)在多智能體應(yīng)用技術(shù)方面是被廣泛應(yīng)用的一個(gè)領(lǐng)域，許多系統(tǒng)已經(jīng)開始準(zhǔn)備使用這樣的技術(shù)用來(lái)進(jìn)行產(chǎn)品的信息檢索，中介代理與拍賣，然而對(duì)于電子商務(wù)系統(tǒng)而言，一個(gè)非常重要的指標(biāo)就是其工作效率及搜索產(chǎn)品信息的精度以及提供盡可能多的產(chǎn)品選擇供消費(fèi)者購(gòu)買。多智能體系統(tǒng)可以為他們的使用者提供在線購(gòu)買與銷售產(chǎn)品的服務(wù)。下面介紹一種三層智能體架構(gòu)來(lái)完成關(guān)于產(chǎn)品信息的有效檢索，為了演示這個(gè)架構(gòu)，系統(tǒng)需要一個(gè)使用接口，一個(gè)有過(guò)濾功能的智能體以及一個(gè)智能體來(lái)自動(dòng)的收集產(chǎn)品信息，目前這個(gè)系統(tǒng)已經(jīng)開始用手工輸入產(chǎn)品數(shù)據(jù)的方式在測(cè)試了。電子商務(wù)在多智能體應(yīng)用技術(shù)方面是被廣泛應(yīng)用的一個(gè)領(lǐng)域，許多系55

Athree-layerAgentArchitectureforProductSearchandRetrieval

三層結(jié)構(gòu)

Athree-layerAgentArchitect56ClientLayer

客戶端Thislayercontainstheagentsforprocessingandfilteringinformation.Atthislayer,theusersinteractwiththesystem,andtheresultsaredisplayed.The“InterfaceAgent”residesintheInterfacesub-layer.Itprovidesforuser’sregistration,gatherininformationfromtheuser,anddisplayinginformationthatisprovidedbythe“Filtering/RetrievalAgent”.The“Filtering/RetrievalAgent”intheTreatmentsub-layerhandlesthelogicprocess.Itsearchestheinformationonbehalfofauser.ClientLayer

客戶端Thislayercon57這一層的智能體主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)加工和數(shù)據(jù)過(guò)濾，這一層使用者與系統(tǒng)可以交互，操作結(jié)果可以顯示出來(lái)，接口智能體，設(shè)置在接口集中層，她向使用者提供注冊(cè)功能，收集使用者的信息，并且通過(guò)過(guò)濾和檢錯(cuò)智能體可以將這些信息顯示出來(lái)，過(guò)濾與檢索智能體在處理總層，負(fù)責(zé)邏輯進(jìn)程，他負(fù)責(zé)使用者的信息搜索功能這一層的智能體主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)加工和數(shù)據(jù)過(guò)濾，這一層使用者與系統(tǒng)58ServerLayer

服務(wù)器層Thislayerservesasstoragefordatarequiredbythesystemandforsharinguserdata.Theapplicationinthe“ServerLayer”isresponsibleforrunningdifferentapplicationmodulesindifferentprocesses,passingdatabetweenthemanddistributingthemacrossphysicalprocessorsandmachines.ServerLayer

服務(wù)器層Thislayerse59這一層作為供系統(tǒng)和用戶數(shù)據(jù)共享所需的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。在“服務(wù)器層”的應(yīng)用程序是運(yùn)行在不同的進(jìn)程不同的應(yīng)用模塊的，負(fù)責(zé)它們之間的數(shù)據(jù)傳遞并通過(guò)物理數(shù)據(jù)處理器和機(jī)器來(lái)分配數(shù)據(jù)這一層作為供系統(tǒng)和用戶數(shù)據(jù)共享所需的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。在“服務(wù)器層”60InternetLayer

互聯(lián)網(wǎng)層Thedataextractedfromthedistributeddatabasesbythe“InformationAgent”isstoredinthe“MasterData”wherethe“Filtering/RetrievalAgent”canretrieveitlater.Interactionsbetweentheclientandtheserveroperatethesamewayastheydoinatwo-layersystem.Thethirdlayerprovidescomprehensivedataservices,includingdatabaseoperationsandanyotherservicesneededtosupportarobuste-commerceserver.InternetLayer

互聯(lián)網(wǎng)層Thedataex61從分布式數(shù)據(jù)庫(kù)提取的“信息代理”的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在“主數(shù)據(jù)”里的“過(guò)濾/檢索代理”可以檢索它?？蛻舳伺c服務(wù)器的交互操作，因?yàn)樗麄円酝瑯拥姆绞皆谝粋€(gè)兩層制做。第三層提供全面的數(shù)據(jù)，包括數(shù)據(jù)庫(kù)操作，并需要支持一個(gè)強(qiáng)大的電子商務(wù)服務(wù)器上的任何其他服務(wù)的服務(wù)。從分布式數(shù)據(jù)庫(kù)提取的“信息代理”的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在“主數(shù)據(jù)”里的“62InterfaceAgentTheinterfaceagentisauseragentthatactsasanintermediarybetweentheuserandtherestofthenetworkedworld.Itmustbeabletoeffectivelyandefficientlyinteractwiththeuser.Theinterface,intheformofaJavaapplet,isaccessibletotheuserfromanyWebbrowserwhenevertheuserrequeststointeractwiththeapplication.The“InterfaceAgent”providesaformtoenabletheuserstodefinetheirsearchcriteria,communicateswiththe“Filtering/RetrievalAgent”,anddisplaysresultsinanappropriatemanner.TheaKIAInterfacehasadirectrelationwiththe“UserData”andthe“DescriptionData”.InterfaceAgentTheinterface63接口智能體是用戶代理，作為用戶與網(wǎng)絡(luò)世界的其他中介機(jī)構(gòu)。它必須能夠做到有效地與用戶交互。該接口，以Java小程序的形式，用戶的任何通過(guò)Web瀏覽器的訪問(wèn)請(qǐng)求通過(guò)該應(yīng)用程序都可以被實(shí)現(xiàn)?！敖涌诖怼碧峁┝艘粋€(gè)形式，使用戶能夠定義他們的搜索條件，與“過(guò)濾/檢索代理”，并顯示結(jié)果并且以適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行交互。該aKIA接口有一個(gè)與“用戶數(shù)據(jù)”和“描述數(shù)據(jù)”存在著直接關(guān)系，接口智能體是用戶代理，作為用戶與網(wǎng)絡(luò)世界的其他中介機(jī)構(gòu)。它必64Filtering/RetrievalAgent

過(guò)濾和搜索層Thisagentsearchestheinformationsourcestofinddatathatmatchestheselectioncriteriaoftheuser.Uponreceivingarequest,the“Filtering/RetrievalAgent”accessesthedata,lookingformatchinginformation,andreturnsittothe“InterfaceAgent”.TheRetrievalMethodsthatwehaveimplementedwillbediscussedlaterinsection2.5.Filteringandretrievalareseenastwosidesofthesamecoin.Retrievalagentssearchandretrieveinformation.Theyaretorecommendtheuserarankedlistofinformation.Filteringagentsmodelandmonitortheinterestsoftheuser.Theyareusedtoreduceinformationoverloadbyremovingundesireddatafromastreamofincominginformation.Informationfilteringrecognizestheinterestofauseranddeliversthuscontentthatisbasedonhisparticularinterests.Theagentrunsontheuser’sworkstationatalltimes.Amobileagentcouldbeusedinsteadtomovebetweendatasourcesandcheckthedatalocally.Itisvitalthattherequestedinformationsatisfiestheuser’squeryandgoals.Therequestsentbythe“Filtering/RetrievalAgent”mustthusbebasedonboth,theinformationobtaineddirectlyfromtheuserandalsouponanyusermodelthesystemhasmanagedtobuildup.Filtering/RetrievalAgent

過(guò)濾和65此智能體通過(guò)搜索查找數(shù)據(jù)信息來(lái)源來(lái)相匹配用戶的選擇標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)收到一個(gè)請(qǐng)求，“過(guò)濾/檢索代理”會(huì)取得該請(qǐng)求的數(shù)據(jù)，查找與之匹配的信息，并返回到“接口代理”。過(guò)濾和檢索被看作是一個(gè)個(gè)硬幣的兩面。檢索代理搜索和檢索信息。他們推薦給用戶信息的排名列表。過(guò)濾代理模型和監(jiān)控用戶的興趣。它們被用來(lái)清除不必要的數(shù)據(jù)輸入信息流。通過(guò)信息過(guò)濾來(lái)識(shí)別一個(gè)用戶的興趣，并提供其內(nèi)容。代理可以在任何時(shí)候運(yùn)行在用戶的工作站。移動(dòng)代理可以用來(lái)代替移動(dòng)數(shù)據(jù)源和檢查本地?cái)?shù)據(jù)。最重要的是，所要求的信息是滿足用戶的搜索詢和目標(biāo)的。通過(guò)“過(guò)濾/檢索代理”的請(qǐng)求的結(jié)果都基于這兩個(gè)基礎(chǔ)的處理后傳送的，而直接從用戶獲得的信息，與任何其他用戶獲得的信息的模型系統(tǒng)已經(jīng)成功地建立起來(lái)。此智能體通過(guò)搜索查找數(shù)據(jù)信息來(lái)源來(lái)相匹配用戶的選擇標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)收66InformationAgent

信息層Thereisanever-increasingamountofinformationavailableontheWeb.Thisagentperformstheroleofmanaging,manipulatingorcollatinginformationfrommanydistributedsourcesandwillberesponsibleforfinding,fetching,abstractingandclassifyingtheactualinformationthattheuserisinterestedin.Informationagentsaretoolstohelptomanagethetremendousamountofinformationavailable.The“InformationAgent”requestsparticularpiecesofinformationfro