第九章 Agent (艾真體)

教學內容：介紹Agent的基本概念，使讀者對Agent有個初步了解。

教學重點：艾真體及其要素

教學難點：艾真體的BDI（信念、愿望和意圖）模型、艾真體的結構分類

教學方法：課堂教學為主，注意結合例子來說明抽象概念。

教學要求：本章為選修內容，要求掌握艾真體及其要素；了解艾真體的結構，一般了解艾真體通信、多艾真體技術等知識。

9.1分布式人工智能

教學內容：本小節介紹分布式人工智能的起源與發展，并介紹分布式人工智能的特點與分類。

教學重點：分布式人工智能的特點

教學難點：分布式人工智能的分類

教學方法：課堂教學

教學要求：掌握分布式人工智能的幾個主要特點

9.1.1分布式人工智能的特點

分布性：整個系統的信息，包括數據、知識和控制等，無論在邏輯上或者物理上都是分布的，不存在全局控制和全局數據存儲。

連接性：在問題求解過程中，各個子系統和求解機構通過計算機網絡相互連接。

協作性：各子系統協調工作。

開放性：通過網絡互連和系統的分布，便于擴充系統規模，具有比單個系統廣大得多的開發性和靈活性。

容錯性：系統具有較多的冗余處理結點、通訊路徑和知識，能夠使系統在出現故障時，僅僅降低響應速度或求解精度，以保持系統正常工作，提高工作可靠性。

獨立性：系統把求解任務歸約為幾個相對獨立的子任務，從而降低了各個處理結點和子系統問題求解的復雜性，也降低了軟件設計開發的復雜性。

舉例：多領域專家系統可以協作求解單領域或者單個專家系統無法解決的問題，提高求解能力，擴大應用領域。

　

9.1.2分布式人工智能的分類

分布式問題求解（DPS：Distributed Problem Solving）

多Agent系統（MAS，Multi-agent System）

　

通過課堂提問引導分析DPS與MAS的異同

共同點：研究如何對資源、知識、控制等進行劃分。

不同點：概念模型和成功標準；研究目標；設計方法等方面。

?

9.2 Agent及其要素

教學內容：本小節介紹分布式Agent的定義以及其要素，分析了艾真體的要素。

教學重點：艾真體的要素、艾真體的特性

教學難點：艾真體的BDI（信念、愿望和意圖）模型

教學方法：課堂教學

教學要求：掌握艾真體的要素，并了解艾真體的主要特性

9.2.1 Agent的譯法

　　把agent譯為“艾真體”的理由：
　　1.agent是一種通過傳感器感知其環境，并通過執行器作用于該環境的實體。這個實體也可叫做“真體”。
　　2.“主體”是用得較多的一種譯法。譯為“主體”不能反映agent的本意。
　　3.“代理”是另一種譯法，也不能表示出agent的原義。
　　4.agent的讀音為“艾金特”或“愛金體”，其相近發音為“艾真體”或“愛真體”。
　　5.把agent譯為艾真體，不僅發音相近，而且含有一定的物理意義，即某種“真體”或事物。
　　6.歷史上，把英文或其它外文名詞術語按發音或其近似發音翻譯成中文的成功先例很多。

舉例說明主體與代理與Agent的內涵

　　例如：中央十層大廈是這個建筑群的主體。又如，粵海鐵路主體工程竣工。在哲學“主體”指有認識和實踐能力的人；其對立面是客體，指主體以外的客觀事物，是主體認識和實踐的對象。

　　在漢語中，“代理”也有其明確的含義，指暫時代人擔任某種負責職務。在法律上，“代理”指受委托代表當事人進行某種活動，如訴訟、簽訂合同、納稅等。可見，“代理”的含義也不能表示出agent的原義。

　

9.2.2艾真體的要素

　　艾真體的行動受其心理狀態驅動。人類心理狀態的要素有認知（信念、知識、學習等）、情感（愿望、興趣、愛好等）和意向（意圖、目標、規劃和承諾等）三種。著重研究信念（belief）、愿望（desire）和意圖（intention）的關系及其形式化描述，力圖建立艾真體的BDI（信念、愿望和意圖）模型，已成為艾真體理論模型研究的主要方向。

作業：畫圖說明Agent的信念、愿望、意圖與行為具有的某種因果關系（圖9.2）。

9.2.3艾真體的特性

　　艾真體與分布式人工智能系統一樣具有協作性、適應性等特性。此外，艾真體還具有自主性、交互性以及持續性等重要性質。

　　（1）行為自主性艾真體能夠控制它的自身行為，其行為是主動的、自發的和有目標和意圖的，并能根據目標和環境要求對短期行為做出規劃。

　　（2）作用交互性也叫反應性，艾真體能夠與環境交互作用，能夠感知其所處環境，并借助自己的行為結果，對環境做出適當反應。

　　（3）環境協調性艾真體存在于一定的環境中，感知環境的狀態、事件和特征，并通過其動作和行為影響環境，與環境保持協調。

　　（4）面向目標性艾真體不是對環境中的事件做出簡單的反應，它能夠表現出某種目標指導下的行為，為實現其內在目標而采取主動行為。

　　（5）存在社會性艾真體存在于由多個艾真體構成的社會環境中，與其它艾真體交換信息、交互作用和通訊。艾真體的存在及其每一行為都不是孤立的，甚至表現出人類社會的某些特性。

　　（6）工作協作性各艾真體合作和協調工作，求解單個艾真體無法處理的問題，提高處理問題的能力。在協作過程中，可以引入各種新的機制和算法。

　　（7）運行持續性艾真體的程序在起動后，能夠在相當長的一段時間內維持運行狀態，不隨運算的停止而立即結束運行。

　　（8）系統適應性艾真體不僅能夠感知環境，對環境做出反應，而且能夠把新建立的艾真體集成到系統中而無需對原有的多艾真體系統進行重新設計，因而具有很強的適應性和可擴展性。也可把這一特點稱為開放性。

　　（9）結構分布性在物理上或邏輯上分布和異構的實體（或真體），如主動數據庫、知識庫、控制器、決策體、感知器和執行器等，在多艾真體系統中具有分布式結構，便于技術集成、資源共享、性能優化和系統整合。

　　（10）功能智能性艾真體強調理性作用，可作為描述機器智能、動物智能和人類智能的統一模型。艾真體的功能具有較高智能，而且這種智能往往是構成社會智能的一部分。

作業：以分布式多移動機器人的控制為例說明艾真體的自主性、自適應性、協作性。

　

9.3艾真體的結構特點

教學內容：本小節介紹艾真體的結構特點，并介紹艾真體的分類。

教學重點：艾真體的結構特點

教學難點：艾真體的類型

教學方法：課堂教學

教學要求：掌握艾真體的結構特點，了解主要的艾真體類型

9.3.1艾真體的結構特點

　　體系結構使得傳感器的感知對程序可用，運行程序并把該程序的作用選擇反饋給執行器。艾真體、體系結構和程序之間具有如下關系：

艾真體＝ 體系結構 +程序

　　（1）在計算機系統中，艾真體相當于一個獨立的功能模塊、獨立的計算機應用系統，它含有獨立的外部設備、輸入/輸出驅動裝備、各種功能操作處理程序、數據結構和相應輸出。

　　（2）艾真體程序的核心部分叫做決策生成器或問題求解器，起到主控作用，它接收全局狀態、任務和時序等信息，指揮相應的功能操作程序模塊工作，并把內部工作狀態和執行的重要結果送至全局數據庫。艾真體的全局數據庫設有存放艾真體狀態、參數和重要結果的數據庫，供總體協調使用。

　　（3）艾真體的運行是一個或多個進程，并接受總體調度。特別是當系統的工作狀態隨工作環境而經常變化時以及各艾真體的具體任務時常變更時，更需搞好總體協調。

　　（4）各個艾真體在多個計算機CPU上并行運行，其運行環境由體系結構支持。體系結構還提供共享資源（黑板系統）、艾真體間的通訊工具和艾真體間的總體協調，使各艾真體在統一目標下并行協調地工作。

舉例：基于分布式艾真體的未知環境中自主移動的機器人系統的體系結構。

　

9.3.2艾真體的結構分類

　　（1）反應式艾真體：反應式（reflex或reactive）艾真體只簡單地對外部刺激產生響應，沒有任何內部狀態。每個艾真體既是客戶，又是服務器，根據程序提出請求或做出回答。

作業：畫圖說明反應式艾真體的結構（圖9.3）。

　

　　（2）慎思式艾真體：慎思式（deliberative）艾真體又稱為認知式（cognitive）艾真體，是個具有顯式符號模型的基于知識的系統。

作業：畫圖說明慎思式艾真體的結構（圖9.4）。

　

　　（3）跟蹤式艾真體：具有內部狀態的反應式艾真體通過找到一條條件與現有環境匹配的規則進行工作，然后執行與規則相關的作用。這種結構叫做跟蹤世界艾真體或跟蹤式艾真體。

作業：畫圖說明跟蹤式艾真體的結構（圖9.5）。

　

　　（4）基于目標的艾真體：艾真體還需要某種描述環境情況的目標信息。艾真體的程序能夠與可能的作用結果信息結合起來，以便選擇達到目標的行為。

作業：畫圖說明基于目標艾真體的結構（圖9.6）。

　

　　（5）基于效果的艾真體：效果是一種把狀態映射到實數的函數，該函數描述了相關的滿意程度。一個完整規范的效果函數允許對兩類情況做出理性的決策。

作業：畫圖說明基于效果的艾真體的結構（圖9.7）。

　

　　（6）復合式艾真體：復合式艾真體即在一個艾真體內組合多種相對獨立和并行執行的智能形態，其結構包括感知、動作、反應、建模、規劃、通信和決策等模塊。

作業：畫圖說明復合式艾真體的結構（圖9.8）。

　

9.4艾真體通信

教學內容：本小節介紹為什么艾真體要相互交換信息以及如何通信、艾真體的通信語言。

教學方法：課堂教學

教學要求：本節作為選講內容，只要求一般了解

9.4.1通信的過程

　　 1.通知 相互通知該世界中已經探索過的部分，使每個艾真體可以少做一些探索。
　　2.詢問 向其它艾真體詢問世界特定部分的情況。
　　3.回答 回答問題。
　　4.請求 請求或者命令其它艾真體采取行動。
　　5.許諾 許諾做某事或者提供幫助。
　　6.確認 確認請求和提議。
　　7.分享 分享感受和經驗。

舉例：為什么一個艾真體不采取它的"常規"行動而要不厭其煩地執行說話行為呢？想像一下一組艾真體正在一起探索無名普斯世界（Wumpus，一種格子棋類游戲，以該游戲中的反面角色Wumpus命名。該角色為一怪物，與其它艾真體作對。雙方為爭奪金子而戰）。

　

9.4.2艾真體通信的類型和方式

1、艾真體通信的類型

　　(1)使用 TELL 和 ASK 通信
　　(2)使用形式語言通信

2、艾真體通信的方式

　　 (1)黑板結構方式
　　(2)消息 / 對話通信

舉例：結合無名普斯例子對通信進行描述。

　

9.4.3交談的規劃與實現

1、交談的規劃

　　能夠像處理艾真體的其它動作一樣對待交談。艾真體能夠使用一個規劃產生系統制訂由言語行為和其它動作構成的計劃。為此，需要一個描述這些動作效果的模型。例如，考慮一個表示型交談，它表示該艾真體告知另一艾真體是真的。使用STRIPS規劃，可對該動作的效果建立模型：

　　

　　

　　

　　

　　根據STRIPS規劃和前述TELL規則，可構造艾真體的規劃如下：

{Move(A,B,F1), TELL(A1,Clear(B)∧On(B,C))}

　

2、交談的實現

　　通過講話實現交談。通信動作，如，是如何像講話雙方之間的交談一樣從講話者傳輸至受話者的。有兩種可能性：其一是從講話者到受話者的某個邏輯公式的直接傳輸；其二，受話者把講話者所講的一些符號串翻譯為它的認知結構。

　　如果交談雙方共享同類的基于特征的世界模型，使用相同符號的邏輯公式，那么該交談就可以通過傳輸一個邏輯公式來實現。例如，交談TELL((A1,Clear(B)∧On(B,C))就能通過艾真體A1發送公式Clear(B)∧On(B,C)和一種有代表性的表示來實現。

說明：使用基于符號串的語言預示了兩個可能的問題解決方案。其一，給定某個交談，如何生成一個符號串；其二，如何把一個符號串譯成對認知結構的作用。對艾真體間通過符號串的通信，也主要集中在類似自然語言（如英語、漢語等）句子的講話來處理。

　

9.5多艾真體系統

教學內容：本小節介紹多艾真體系統的結構模型、協作機制、通信、規劃等問題，并討論多艾真體系統的研究方向與應用領域。

教學方法：課堂教學

教學要求：本節作為選講內容，要求一般了解

9.5.1多艾真體系統的模型和結構

1、多艾真體的基本模型

　　(1) BDI模型

　　這是一個概念和邏輯上的理論模型，它滲透于其它模型中，成為研究艾真體理性和推理機制的基礎。在把BDI模型擴展至多艾真體研究時，提出了聯合意圖、社會承諾、合理行為等描述艾真體行為的形式化定義。

　　(2) 協商模型

　　協商思想產生于經濟活動理論，它主要用于資源競爭、任務分配和沖突消解等問題。多艾真體的協作行為一般是通過協商產生的。雖然各個艾真體的行動目標是要使自身效用最大化，然而在完成全局目標時，就需要各艾真體在全局上建立一致的目標。

　　(3) 協作規劃模型

　　多艾真體的規劃模型主要用于制訂其協調一致的問題求解規劃。每個艾真體都具有自己的求解目標，考慮其它艾真體的行動與約束，并進行獨立規劃（部分規劃）。

　　(4) 自協調模型

　　該模型是為適應復雜控制系統的動態實時控制和優化而提出的。自協調模型隨環境變化自適應調整行為，是建立在開放和動態環境下的多艾真體模型。

2、多艾真體系統的體系結構

　　(1) 艾真體網絡

　　(2) 艾真體聯盟

　　(3) 黑板結構

說明：該部分內容一般了解。

　

9.5.2多艾真體的協作、協商和協調

1、 多艾真體的協作方法

　　(1)決策網絡和遞歸建模
　　(2)Markov 對策
　　(3)艾真體學習方法
　　(4)決策樹和對策樹

2、多艾真體的協商技術

　　(1) 協商協議
　　(2) 協商策略
　　(3) 協商處理

3、多艾真體的協調方法

　　艾真體間的不同協作類型將導致不同的協調過程。當前主要有4種協調方法，即基于集中規劃的協調、基于協商的協調、基于對策的協調和基于社會規劃的協調。

9.5.3多艾真體的學習與規劃

1、多艾真體的學習

　　多艾真體學習要比單艾真體學習復雜得多，因為前者的學習對象處于動態變化中，且其學習離不開艾真體間的通信。為此，多艾真體學習需付出更大的代價。

2、多艾真體的規劃

　　對MAS的規劃研究，目前主要方法有二。其一，一種可在世界狀態間轉換的抽象結構，如與或圖。其二，一類復雜的艾真體精神狀態。

9.5.4多艾真體系統的研究和應用領域

1、多機器人協調

　　自主式多機器人系統，尤其是移動機器人系統。

舉例：以足球機器人比賽為例說明協調中的角色分配。

　

2、過程智能控制

　　采用MAS方法對柔性制造系統的任務進行分解，根據合同網協議把任務分配給各艾真體（生產單元），由多個生產單元通過對策與協商，協同完成生產任務。

3、網絡通信與管理

　　網絡通信與管理領域的其它艾真體應用還有網絡負荷平衡、通信網絡的故障相關性分析與診斷、網絡控制和傳輸、通信業務管理和網絡業務管理等。

4、交通控制

　　城市交通控制方面，已建立一個基于多艾真體的市區交通控制系統。該系統把每個交通路口信號控制器定義為艾真體，這些艾真體不僅具有路口交通流狀態和相應控制方法的知識，而且具有緊急情況下的反應能力，一般情況下的自調節和自優化能力以及對未來短期車流狀況做出預測的能力。艾真體間通過聯合優化實現全局優化目標。

5、其它應用

　　因特網已成為多艾真體技術的天然試驗平臺，促進MAS的廣泛應用。電子商務在于建立因特網上的自動交易標準、協議和相應的應用系統。

說明：該部分內容一般了解。

　

9.6小結

　　（1）艾真體性質、結構、通信

　　（2）agent譯法的討論（艾真體的提出）

　　（3）艾真體的信念、愿望和意圖

　　（4）反應式、慎思式、跟蹤式艾真體，基于目標的、基于效果的和復合式艾真體

　　（5）艾真體的通信問題

　　（6）艾真體通信語言KQML和KIF

　　（7）多艾真體系統的基本模型和體系結構

　

from: http://netclass.csu.edu.cn/jpkc2003/rengongzhineng/rengongzhineng/jiaoan/chapter9.htm

總結

以上是生活随笔為你收集整理的人工智能：第九章 Agent (艾真体)的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。