第8章專家系統(tǒng)

人工智能技術(shù)篇專家系統(tǒng)第八章本章導(dǎo)讀專家系統(tǒng)是計算機實現(xiàn)智能的一項重要技術(shù)，它應(yīng)用于醫(yī)學、地質(zhì)、氣象、教育、機械、交通運輸和計算機等多個領(lǐng)域?？梢?，隨著專家系統(tǒng)的迅速發(fā)展，不同的應(yīng)用領(lǐng)域逐漸走向智能化，同時還帶來了巨大的社會效益和經(jīng)濟效益，為社會的發(fā)展提供了良好的助力。本章先對專家系統(tǒng)的概念、特點、發(fā)展、類型、應(yīng)用等進行概述，然后詳細介紹專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和開發(fā)過程，最后對醫(yī)學專家系統(tǒng)進行分析。學習目標熟悉專家系統(tǒng)的概念、特點、類型和應(yīng)用。掌握專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。掌握專家系統(tǒng)的開發(fā)過程。目錄

4專家系統(tǒng)概述專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)專家系統(tǒng)的開發(fā)過程01020304案例分析：醫(yī)學專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)概述01專家系統(tǒng)（expertsystem）是一個或一組能夠在某些特定領(lǐng)域，應(yīng)用大量的專家知識和推理方法解決復(fù)雜實際問題的計算機系統(tǒng)。換句話說，專家系統(tǒng)含有某領(lǐng)域內(nèi)專家提供的大量專門知識與經(jīng)驗，根據(jù)這些知識和經(jīng)驗，通過人工智能理論進行推理和判斷，解決某些需要人類專家處理的復(fù)雜問題。專家系統(tǒng)是早期人工智能的一個重要分支，它的主要特點如表所示。專家系統(tǒng)的概念與特點8.1.1特點介紹知識豐富積累了大量專家的知識和經(jīng)驗進行有效推理專家系統(tǒng)能綜合利用不確定的信息和知識進行推理，并得出結(jié)論啟發(fā)性專家系統(tǒng)運用專門知識和經(jīng)驗進行推理、判斷和決策透明性專家系統(tǒng)具有解釋功能，不僅能回答用戶提出的問題，還可以給出答案的依據(jù)，有利于提高用戶與系統(tǒng)之間的透明度靈活性知識與推理機間既相互聯(lián)系又相互獨立，使專家系統(tǒng)具有良好的可維護性和可擴展性交互性專家系統(tǒng)一般都是交互式系統(tǒng)，具有較好的人機交互界面專家系統(tǒng)的特點20世紀60年代初，出現(xiàn)了一些運用邏輯學去模擬人類心理活動的通用問題求解程序，它們不僅可以證明定理，還可以進行邏輯推理。1968年，斯坦福大學費根鮑姆等人基于通用問題求解程序的成功與失敗經(jīng)驗，結(jié)合化學領(lǐng)域的專業(yè)知識，研制了世界上第一個專家系統(tǒng)——DENDRAL系統(tǒng)，用于推斷化學分子結(jié)構(gòu)。專家系統(tǒng)實現(xiàn)了人工智能從理論研究走向?qū)嶋H應(yīng)用、目前，專家系統(tǒng)的發(fā)展過程已經(jīng)經(jīng)歷了3個階段，并正向第4個階段過渡和發(fā)展，每一階段的專家系統(tǒng)都各具特色，如圖所示。專家系統(tǒng)的起源與發(fā)展8.1.2專家系統(tǒng)的發(fā)展從不同的角度，根據(jù)不同的方式，可以將專家系統(tǒng)劃分為不同的類型，如表所示。（1）按用途分類，專家系統(tǒng)可分為解釋型、預(yù)測型、診斷型、設(shè)計型、規(guī)劃型、監(jiān)視型和教學型等多種類型。（2）按輸出結(jié)果分類，專家系統(tǒng)可分為分析型和設(shè)計型。（3）按知識表示分類，專家系統(tǒng)可分為一階謂詞邏輯、產(chǎn)生式規(guī)則、語義網(wǎng)絡(luò)和框架等。專家系統(tǒng)的類型8.1.3專家系統(tǒng)任務(wù)特點舉例解釋型

專家系統(tǒng)通過對已知信息和數(shù)據(jù)的分析與解釋，確定它們的含義系統(tǒng)處理的數(shù)據(jù)量大，且數(shù)據(jù)往往是不準確的、有錯誤的或不完全的語音理解、圖像分析、系統(tǒng)監(jiān)視、化學結(jié)構(gòu)分析和信號解釋等系統(tǒng)能夠從不完全的信息中得出解釋，并能對數(shù)據(jù)做出某些假設(shè)系統(tǒng)的推理過程可能很復(fù)雜或很長，要求系統(tǒng)具備解釋自身推理過程的能力預(yù)測型

專家系統(tǒng)通過對過去和現(xiàn)在已知狀態(tài)的分析，推斷未來可能發(fā)生的情況系統(tǒng)處理的數(shù)據(jù)隨時間變化，且數(shù)據(jù)可能是不準確和不完全的天氣預(yù)報、軍事預(yù)測、人口預(yù)測、交通預(yù)測、經(jīng)濟預(yù)測等系統(tǒng)需要有適應(yīng)時間變化的動態(tài)模型，能夠從不準確和不完全的信息中獲得推斷，并快速響應(yīng)診斷型

專家系統(tǒng)根據(jù)取得的現(xiàn)象、數(shù)據(jù)或事實推斷出系統(tǒng)是否有故障，并找出產(chǎn)生故障的原因，同時提供排除故障的方案系統(tǒng)能夠了解被診斷對象或客體各組成部分的特性及它們之間的關(guān)系醫(yī)療診斷、軟件故障診斷、電子機械故障診斷和材料失效診斷等系統(tǒng)能夠區(qū)分一種現(xiàn)象及其所掩蓋的另一種現(xiàn)象系統(tǒng)可以向用戶提供測量的數(shù)據(jù)，并從不確切信息中得出盡可能正確的診斷設(shè)計型

專家系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計要求，獲得滿足設(shè)計約束條件的目標設(shè)計系統(tǒng)善于從多方面的約束中得到符合要求的設(shè)計結(jié)果計算機結(jié)構(gòu)設(shè)計、電路設(shè)計、土木建筑工程設(shè)計、機械產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)工藝設(shè)計等系統(tǒng)需要檢索較大的可能解空間系統(tǒng)善于分析各種子問題，并處理好子問題間的相互作用系統(tǒng)能夠試驗性地構(gòu)造出可能設(shè)計，并易于對所獲得的設(shè)計方案進行修改系統(tǒng)能夠使用正確的設(shè)計來解釋當前的新設(shè)計（4）按知識的確定性分類，專家系統(tǒng)可分為確定性知識推理和不確定性知識推理。（5）按采用的技術(shù)分類，專家系統(tǒng)可分為符號推理型和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)型。（6）按規(guī)模分類，專家系統(tǒng)可分為大型協(xié)同式專家系統(tǒng)和微專家系統(tǒng)。（7）按結(jié)構(gòu)分類，專家系統(tǒng)可分為集中式和分布式，單機型和網(wǎng)絡(luò)型。其中，對不同用途專家系統(tǒng)的具體描述如表所示。專家系統(tǒng)任務(wù)特點舉例規(guī)劃型

專家系統(tǒng)尋找某個能夠達到給定目標的動作序列或步驟要規(guī)劃的目標可能是動態(tài)的或靜態(tài)的，因此，需要對未來動作做出預(yù)測軍事規(guī)劃、城市規(guī)劃、工程規(guī)劃、生產(chǎn)規(guī)劃和機器人動作控制等所涉及的問題可能很復(fù)雜，要求系統(tǒng)能抓住重點，處理好各子目標間的關(guān)系和不確定的數(shù)據(jù)信息，并通過試驗性動作得出可行規(guī)劃監(jiān)視型

專家系統(tǒng)對系統(tǒng)、對象或過程的行為進行不斷觀察，并把觀察到的行為與其應(yīng)該具有的行為進行比較，一旦發(fā)現(xiàn)異常，及時發(fā)出警報系統(tǒng)應(yīng)具有快速反應(yīng)能力，在造成事故之前及時發(fā)出警報監(jiān)視核反應(yīng)堆系統(tǒng)發(fā)出警報的準確性高系統(tǒng)能夠隨時間和條件的變化而動態(tài)地處理其輸入信息教學型

專家系統(tǒng)根據(jù)學生學習過程中所產(chǎn)生的問題進行分析、評價，并找出原因，采用最適合的教學方法對學生進行教學和輔導(dǎo)系統(tǒng)具有診斷和調(diào)試等功能計算機輔助教學系統(tǒng)、聾啞人語言訓練教學系統(tǒng)等系統(tǒng)具有良好的人機交互界面

當前，專家系統(tǒng)已經(jīng)在計算機、醫(yī)學、地質(zhì)學、化學、軍事、工程和數(shù)學等多個領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，表列舉了不同領(lǐng)域的典型專家系統(tǒng)。專家系統(tǒng)的應(yīng)用8.1.4應(yīng)用領(lǐng)域典型專家系統(tǒng)功能醫(yī)學MYCIN細菌感染性疾病診斷和治療CASNET青光眼的診斷和治療PIP腎臟病診斷INTERNIST內(nèi)科病診斷PUFF肺功能試驗結(jié)果解釋ONCOCIN癌癥化學治療咨詢VM人工肺心機監(jiān)控地質(zhì)學PROSPECTOR幫助地質(zhì)學家評估某一地區(qū)的礦物儲量DIPMETERADVISOR油井記錄分析DRILLINGADVISOR診斷和處理石油鉆井設(shè)備的“鉆頭粘著”問題MUD診斷和處理同鉆探泥漿有關(guān)的問題HYDOR水源總量咨詢ELAS油井記錄解釋化學DENDRAL根據(jù)質(zhì)譜數(shù)據(jù)推斷化合物的分子結(jié)構(gòu)MOLGEN分析并合成DNA分子結(jié)構(gòu)CRYSALIS通過電子云密度圖推斷一個蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)SECS幫助化學家制定有機合成規(guī)劃SPEX幫助科學家設(shè)計復(fù)雜的分子生物學實驗軍事AIRPLAN用于安排航空母艦周圍的空中交通運輸計劃HASP海洋聲吶信號識別和艦艇跟蹤TATR幫助空軍制定攻擊敵方機場的計劃RTC通過解釋雷達圖像進行艦船分類工程SACON幫助工程師發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)分析問題的分析策略DELTA幫助識別和排除機車故障REACTOR幫助操作人員檢測和處理核反應(yīng)堆事故數(shù)學MACSYMA數(shù)學問題求解AM從基本的數(shù)學和集合論中發(fā)現(xiàn)概念專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)02專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)包括6部分，即知識庫、知識獲取機構(gòu)、推理機、綜合數(shù)據(jù)庫、人機接口和解釋機構(gòu)，它們之間的關(guān)系如圖所示。其中，知識庫和推理機是專家系統(tǒng)的核心。專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)人工智能的任務(wù)可理解為設(shè)計Agent程序，即實現(xiàn)Agent從感知到動作的映射。Agent程序需要在某種計算機設(shè)備（稱為結(jié)構(gòu)）上運行。簡單的Agent結(jié)構(gòu)可能只是一臺計算機，復(fù)雜的Agent結(jié)構(gòu)可能包括用于某種任務(wù)的特定硬件設(shè)備，如圖像采集設(shè)備、聲音濾波設(shè)備等。由此可見，Agent、程序和結(jié)構(gòu)之間具有如下關(guān)系。Agent=程序+結(jié)構(gòu)在計算機系統(tǒng)中，Agent含有獨立的外部設(shè)備、輸入/輸出驅(qū)動設(shè)備、各種功能操作處理程序、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的輸出。程序的核心部分是決策生成器或問題求解器，它接收全局的狀態(tài)、任務(wù)和時序信息，指揮相應(yīng)的功能操作模塊工作，同時將內(nèi)部的工作狀態(tài)和所要執(zhí)行的重要結(jié)果送至全局數(shù)據(jù)庫。

Agent的結(jié)構(gòu)與類型10.2.2添磚加瓦

Agent的全局數(shù)據(jù)庫中設(shè)有存放Agent狀態(tài)、參數(shù)和重要結(jié)果的數(shù)據(jù)庫，供整體協(xié)調(diào)使用。Agent的運行是一個或多個進程，并接受整體調(diào)度。結(jié)構(gòu)為各個Agent在多個計算機上并行工作提供了運行環(huán)境支持，此外，它還提供了共享資源、Agent間的通信工具和Agent間的整體協(xié)調(diào)，實現(xiàn)多個Agent在同一目標下并行、協(xié)調(diào)地工作。根據(jù)人類思維的不同層次，可將Agent劃分為6類，包括反應(yīng)式Agent、慎思式Agent、跟蹤式Agent、基于目標的Agent、基于效果的Agent和復(fù)合式Agent。1．反應(yīng)式Agent反應(yīng)式Agent是一種對當時處境具備實時反應(yīng)能力的Agent，其結(jié)構(gòu)如圖所示。其中，條件—作用規(guī)則是反應(yīng)式Agent內(nèi)部提前設(shè)置的相關(guān)知識，如行為集和約束條件等。它將反應(yīng)式Agent的感知和動作連接起來。由此可見，反應(yīng)式Agent以感知外界信息作為激發(fā)條件，中間不需要邏輯表示和推理。因此，反應(yīng)式Agent沒有內(nèi)部狀態(tài)。反應(yīng)式Agent的結(jié)構(gòu)2．慎思式Agent慎思式Agent又稱為認知式Agent，是一種基于知識的系統(tǒng)，主要包括環(huán)境描述和智能行為的邏輯推理，其結(jié)構(gòu)如圖所示。慎思式Agent通過傳感器接收的外部環(huán)境信息，先依據(jù)內(nèi)部狀態(tài)進行信息融合，產(chǎn)生修改當前狀態(tài)的描述；然后，在知識庫的支持下制訂規(guī)劃；最后，在目標的指引下，形成動作序列，并對環(huán)境產(chǎn)生作用。慎思式Agent的結(jié)構(gòu)指點迷津慎思式Agent產(chǎn)生局限性的原因如下。（1）慎思式Agent結(jié)構(gòu)中的環(huán)境模型一般是提前預(yù)知的，對動態(tài)環(huán)境存在一定的局限性，不適用于未知環(huán)境。（2）由于缺乏必要的知識資源，執(zhí)行慎思式Agent時需要向模型提供有關(guān)環(huán)境的新信息，但該操作往往難以實現(xiàn)。3．跟蹤式Agent跟蹤式Agent也可稱為跟蹤世界Agent，是在反應(yīng)式Agent的基礎(chǔ)上，增加內(nèi)部狀態(tài)獲得的Agent，其結(jié)構(gòu)如圖所示。跟蹤式Agent具有內(nèi)部狀態(tài)，包括原有的內(nèi)部狀態(tài)、世界如何獨立發(fā)展Agent信息和Agent自身作用如何影響世界信息跟蹤式Agent的結(jié)構(gòu)4．基于目標的Agent基于目標的Agent做決策時不僅需要了解現(xiàn)有狀態(tài)，還需要某種描述環(huán)境情況的目標信息，其結(jié)構(gòu)如圖所示?；谀繕说腁gent程序能夠與可能的作用結(jié)果信息結(jié)合起來，以便選擇能夠達到目標的行為。它可以靈活地實現(xiàn)目標，即只要指定新的目標，就能夠產(chǎn)生新的作用?；谀繕说腁gent結(jié)構(gòu)5．基于效果的Agent僅有目標還不足以產(chǎn)生高質(zhì)量的作用決策，若一個世界狀態(tài)優(yōu)于另一個世界狀態(tài)，那么它對Agent就有更好的效果。因此，效果可理解為一種把狀態(tài)映射到實數(shù)的函數(shù)，該函數(shù)描述了相關(guān)的滿意程度。左圖給出了一個完整的基于效果的Agent結(jié)構(gòu)?；谛Ч腁gent結(jié)構(gòu)一個完整規(guī)范的效果函數(shù)允許對兩類情況做出理性的決策。（1）當Agent只有一些目標可以實現(xiàn)時，效果函數(shù)可指定合適的交替方法。（2）當Agent存在多個瞄準目標，但不知道哪一個一定能夠?qū)崿F(xiàn)時，效果函數(shù)可提供一種根據(jù)目標的重要性估計成功可能性的方法。由此可見，一個具有顯式效果函數(shù)的Agent能夠做出理性的決策，但是，在做決策之前必須比較由不同作用獲得的效果。6．復(fù)合式Agent復(fù)合式Agent是在一個Agent內(nèi)組合多種相對獨立和并行執(zhí)行的智能形態(tài)，其結(jié)構(gòu)包括感知器、反射、執(zhí)行器、建模、決策生成、通信和規(guī)劃等模塊，如圖所示。復(fù)合式Agent通過感知器模塊感知外界環(huán)境，并對環(huán)境信息進行抽象后，送到不同的處理模塊。

復(fù)合式Agent綜合了其他Agent的優(yōu)點，具有較強的靈活性和快速的響應(yīng)性。復(fù)合式Agent的結(jié)構(gòu)Agent通信03

合作可以實現(xiàn)共贏，且獲得的整體利益遠大于部分和的利益，而通信是實現(xiàn)合作必不可少的基礎(chǔ)條件。如果Agent之間想實現(xiàn)信息交流與傳遞，就必須進行通信。通信是實現(xiàn)和提高Agent智能性的有效途徑，是Agent社會性的體現(xiàn)，是增加Agent實用價值不可或缺的一部分。

Agent之間進行通信就是改變信息載體，將載體發(fā)送到接收Agent的可觀察環(huán)境中，其通信過程如圖所示。Agent通信過程Agent通信的過程10.3.1

Agent之間進行通信時，被授權(quán)的Agent可以通過調(diào)用另一個Agent的方法向其發(fā)送信息。通常Agent通信的類型可分為兩種，包括使用Tell和Ask通信，以及使用形式語言通信。1．使用Tell和Ask通信Agent之間分享一個共同的內(nèi)部表示語言，并通過通信界面Tell和Ask直接訪問共享的知識庫，如圖所示。兩個Agent通過Tell和Ask通信Agent通信的類型10.3.2添磚加瓦該通信類型不需要任何外部語言，通信時AgentA可以使用Tell（KBB，“P”）通信把提議P傳到AgentB，就如同AgentA使用Tell（KBB，“P”）把提議P加到自己的知識庫一樣。

還有，AgentA可以使用Ask（KBB，“Q”）查出AgentB是否知道提議Q。通常將這種通信稱為靈感通信。

2．使用形式語言通信多數(shù)Agent的通信是通過語言實現(xiàn)的。左圖描述了兩個Agent使用語言通信的基本結(jié)構(gòu)。其中，外部通信語言可以與內(nèi)部表示語言不同，并且每一個Agent都可以有不同的內(nèi)部語言。兩個Agent使用語言通信高手點撥

只要每個Agent能夠可靠地實現(xiàn)從外部語言到內(nèi)部語言的映射，它們就無須統(tǒng)一任何內(nèi)部符號。該通信類型需要外部語言，通信時，有些Agent可以執(zhí)行表示語言的行為，有些Agent可以感知這些語言。Agent通信是多Agent系統(tǒng)實現(xiàn)問題求解的關(guān)鍵。通信方式可分為黑板系統(tǒng)和消息/對話系統(tǒng)。1．黑板系統(tǒng)黑板系統(tǒng)采用合適的結(jié)構(gòu)支持分布式問題求解。在多Agent系統(tǒng)中，黑板系統(tǒng)提供一處公共工作區(qū)，Agent可以“看”到黑板上的問題、數(shù)據(jù)和求解記錄等，并將對問題的求解結(jié)果“寫”到黑板上，供其他Agent求解問題時參考、使用等。黑板系統(tǒng)可用于任務(wù)共享系統(tǒng)和結(jié)果共享系統(tǒng)中。由于黑板系統(tǒng)中Agent增加會引起數(shù)據(jù)增加，從而導(dǎo)致Agent訪問黑板時效率下降，因此，黑板系統(tǒng)應(yīng)為Agent提供不同的區(qū)域。Agent通信的方式10.3.32．消息/對話系統(tǒng)消息/對話系統(tǒng)是實現(xiàn)協(xié)調(diào)策略的基礎(chǔ)，各Agent使用規(guī)定的協(xié)議相互交換信息，用于建立通信和協(xié)調(diào)機制。在面向消息的多Agent系統(tǒng)中，發(fā)送Agent將特定的消息傳送至接收Agent。兩Agent之間的消息是直接交換的，執(zhí)行過程中沒有緩沖。一般情況下，發(fā)送Agent要為特定消息指定唯一的地址，只有該地址的Agent才能讀該條消息。拓展閱讀目前，國際上使用比較廣泛的Agent通信語言有知識交換格式語言（KIF）和知識查詢操縱語言（KQML）。知識交換格式語言主要是基于謂詞邏輯的知識表示工具，可描述專家系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、多Agent等所含有的知識。知識查詢操縱語言為多Agent通信定義了一套消息表達機制和消息傳遞格式，并提供了一套建立連接識別和交換消息的協(xié)議，構(gòu)建了一種標準的通用框架。多Agent系統(tǒng)04多Agent系統(tǒng)（multi-agentsystem，MAS）是由分布在網(wǎng)絡(luò)上的多個Agent松散耦合而成的系統(tǒng)，這些Agent不僅自身具有問題求解能力和行為目標，還能夠相互協(xié)作，實現(xiàn)共同的整體目標，即解決現(xiàn)實中由單個Agent無法處理的復(fù)雜問題。多Agent系統(tǒng)是由多個Agent組成，因此，它具有和Agent一樣的特性。此外，它還具有如下特點。（1）多Agent系統(tǒng)中數(shù)據(jù)分布或分散存貯。（2）多Agent系統(tǒng)的執(zhí)行過程具有并發(fā)性、并行性和異步性。（3）多Agent系統(tǒng)中每個Agent都具有不完全的信息，同時還具有問題求解能力。（4）多Agent系統(tǒng)不存在全局控制。多Agent系統(tǒng)的概念與特點10.4.1多Agent系統(tǒng)的基本模型與其應(yīng)用環(huán)境息息相關(guān)，它的體系結(jié)構(gòu)更是直接影響系統(tǒng)異步性、一致性、自主性和自適應(yīng)性的程度。1．多Agent系統(tǒng)的基本模型針對不同的應(yīng)用環(huán)境，從不同的角度提出了多種不同的多Agent系統(tǒng)，其基本模型包括BDI模型、協(xié)商模型、協(xié)作規(guī)劃模型和自協(xié)調(diào)模型等，具體介紹如表所示。多Agent系統(tǒng)的基本模型多Agent系統(tǒng)的基本模型與體系結(jié)構(gòu)10.4.2基本模型介紹BDI模型一個基于概念和邏輯的理論模型，它是研究Agent理論和推理機制的基礎(chǔ)協(xié)商模型通過協(xié)商策略實現(xiàn)Agent的協(xié)作行為。例如，對資源缺乏的Agent動態(tài)環(huán)境進行任務(wù)分解、任務(wù)分配、任務(wù)監(jiān)督和任務(wù)評價等基本模型介紹協(xié)作規(guī)劃模型主要用于規(guī)劃多Agent系統(tǒng)的協(xié)調(diào)一致問題。Agent之間的相互作用以通信規(guī)劃和目標的形式抽象表達，以通信原語描述規(guī)劃目標，相互告知自身的期望行為，利用規(guī)劃信息調(diào)節(jié)自身的局部規(guī)劃，達到共同目標自協(xié)調(diào)模型建立在開放和動態(tài)環(huán)境下的多Agent系統(tǒng)模型，它可以隨環(huán)境變化自適應(yīng)地調(diào)整行為，其動態(tài)性表現(xiàn)在系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)的分解重組和多Agent系統(tǒng)內(nèi)部的自主協(xié)調(diào)等方面2．多Agent系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)多Agent系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)決定信息的存儲方式、共享方式和通信方式。因此，體系結(jié)構(gòu)中必須有共同的通信協(xié)議或傳遞協(xié)議。常見的多Agent系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、聯(lián)盟結(jié)構(gòu)和黑板結(jié)構(gòu)等。（1）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，任何Agent之間都是直接通信的，通信和狀態(tài)知識都是固定的。通信時，Agent必須知道消息在何時送到何地，哪些Agent可以合作，以及Agent具備什么樣的能力等。（2）聯(lián)盟結(jié)構(gòu)中，若干近程Agent通過協(xié)助者Agent進行交互，而遠程Agent之間的交互則由局部Agent群體的協(xié)助者Agent協(xié)作完成。這種結(jié)構(gòu)中Agent不需要知道其他Agent的詳細信息，因此具有較大的靈活性。（3）黑板結(jié)構(gòu)中，局部Agent將信息存放在可存取的黑板上，實現(xiàn)局部數(shù)據(jù)共享。但是，局部數(shù)據(jù)共享要求一定范圍群體的Agent具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或知識表示，因而限制了系統(tǒng)中Agent設(shè)計和建造的靈活性，從而導(dǎo)致黑板結(jié)構(gòu)不易應(yīng)用于開放的分布式系統(tǒng)。

協(xié)調(diào)、協(xié)作和協(xié)商都是多Agent系統(tǒng)研究的核心問題。協(xié)調(diào)是指一組Agent完成一些集體活動時可以和諧地進行相互作用。協(xié)作是非對抗的Agent之間保持行為協(xié)調(diào)的一個特例，它通過適當?shù)膮f(xié)調(diào)，合作完成共同的目標。協(xié)商是多Agent系統(tǒng)實現(xiàn)協(xié)調(diào)、協(xié)作、沖突消解和矛盾處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。多Agent系統(tǒng)的協(xié)調(diào)、協(xié)作和協(xié)商10.4.31．多Agent系統(tǒng)的協(xié)調(diào)多Agent系統(tǒng)的協(xié)調(diào)是指多個Agent為了共同合作解決復(fù)雜問題而進行交互的過程。進行協(xié)調(diào)是希望避免Agent間的負面交互關(guān)系導(dǎo)致沖突，一般包括資源沖突、目標沖突和結(jié)果沖突等。如表中列舉了當前主要的4種協(xié)調(diào)方法。多Agent系統(tǒng)的協(xié)調(diào)方法協(xié)調(diào)方法介紹基于集中

規(guī)劃的協(xié)調(diào)多Agent系統(tǒng)中至少有一個Agent可作為主控Agent對該系統(tǒng)的目標進行分解，對任務(wù)進行規(guī)劃，并指示或建議其他Agent執(zhí)行相關(guān)任務(wù)，而且，該Agent具備其他Agent的知識、能力和環(huán)境資源知識等基于協(xié)商的協(xié)調(diào)通過Agent間交換信息、討論和達成共識的方式進行分布式協(xié)調(diào)，其系統(tǒng)中沒有主控Agent基于對策論的協(xié)調(diào)該協(xié)調(diào)方法包括無通信協(xié)調(diào)和有通信協(xié)調(diào)。無通信協(xié)調(diào)是在沒有通信情況下，Agent根據(jù)對方及自身的效益模型，按照對策論選擇適當行為。在無通信協(xié)調(diào)中，Agent最多只能達到協(xié)調(diào)的平衡解。而在有通信協(xié)調(diào)中，則可得到協(xié)作解基于社會

規(guī)則的協(xié)調(diào)該協(xié)調(diào)方法是以每個Agent都必須遵循的社會規(guī)則、過濾策略、標準和慣例等為基礎(chǔ)，對Agent進行協(xié)調(diào)。這些規(guī)則對各Agent的行為加以限制，過濾某些有沖突的意圖和行為，保證其他Agent必需的行為方式，從而確保本Agent行為的可行性，協(xié)調(diào)整個多Agent系統(tǒng)的社會行為2．多Agent系統(tǒng)的協(xié)作