（管理科学与工程专业论文）fcm在基于able的tbt预警系统中的应用研究.pdf

摘要 摘要 为了建立起完善的应对技术性贸易壁垒( n 玎) 的预警系统，从而解决我国 企业普遍存在的“信息不对称”的客观需要，最终减少t b t 对我国出口贸易的 不利影响，本文主要针对我国建立t b t 预警系统的迫切需求及其实现上存在的 难题，研究了t b t 预警系统技术平台的搭建问题。 本文首先分析了t b t 监测预警模型。从t b t 预警业务流程的分析出发，分 析了t b t 政策制定、执行过程，以及t b t 政策决策的影响因素，结合t b t 风 险预警理论和决策影响图理论，给出了t b t 监测预警的理论模型和业务模型。 这一部分的研究为t b t 监测预警系统技术平台的搭建奠定了理论基础。 其次研究了预警分析过程中的不确定性推理问题。借鉴国内外在宏观经济预 警方面的研究，提出在t b t 预警分析中采用模糊神经网络进行推理，并且设计 出了适合t b t 预警分析的模糊神经网络；通过对预警分析业务流程的分析，最 终给出了预警分析a g e n t s 的逻辑结构。 重点研究了报告推送子系统中采用的推荐技术。通过分析主流推荐技术的优 缺点，提出了基于模糊认知a g e n t 的个性化推荐，给出了推荐a g e n t s 的逻辑结 构。对模糊认知a g e n t 中采用的学习算法基于模糊认知图( f c m ) 的个性化 推荐算法进行了深入分析，通过实例证明了该算法的有效性和可行性。 最后，本文还研究了基于多a g e n t 系统的t b t 预警系统在多a g e n t 平台 a b l e 中的实现问题。分析了目前典型的m a s 体系结构，重点分析了f 刀p a m a s 体系结构，提出在a b l e 平台中构建t b t 预警系统，并且通过两个实例具体说 明怎样利用a b l e 平台来建立多a g e n t 系统。 关键词：技术性贸易壁垒；预警系统；多a g e n t 系统：模糊神经网络；模糊认知 图 北京工业大学管理学硕士学位论文 a b s t r a c t i no t d b 1 t ob u i l dap e r f e c te a r l y - w a r n i n gs y s t e mf o rt e c h n i c a lb a m e 硌t o1 1 a d eo b l ) ，a n d s o l v et h ep r o b l e mo f “i n f o r m a t i o na s y m m e t r y f o rc h i n e s ee n t e r p r i s e s , a n de v e n t u a l l yr e d u c et h e a d v e r s ea f f e c ta b o u tt b to nc h i n a se x p o r tt r a d e ，t h i st h e s i ss t u d i e sh o wt ob u i l dat e c h n i c a l e a r l y - w a r n i n gs y s t e mf o rt s t , a i m i n ga tt h eu r g e n tn e e di nc h i n af o rb l l i l d m ge a r t y - w a r n i n g s y s t e mf o rt b ta n dt h em a i nt e c h n i c a ld i f f i c u l t i e sf o rb u i l d i n gt h i ss y s t e m f i r s t , t h i st h e s i sb r i n g sf o n ham o n i t o r h l ga n de a r l y - w a r n i n gm o d e lf o rt b t b e g i n n i n gw i t h t b te a r l y - w a r n i n gb u s i n e s sp r o c e s sa n a l y s i s t h i st h e s i sa n a l y z e st h ep r o c e s so ft b tp o l i c i e s f o r m u l a t i o na n di m p l e m e n t a t i o n , a sw e l lu st h e s et b t p o l i c i e s d e c i s i o n - m a k i n gi n f l u e n c ef a c t o r s t h i st h e s i sp r o p o s e so b et h e o r e t i c a lm o d e la n do n eb u s i n e s sm o d e lf o r1 b t e a r l y - w a r n i n gs y s t e m , b yc b i l l gt b te a r l y - w a r n i n gr i s kt h e o r ya n di n f l u e n c ed i a g r a m st h e o r y t h i sp o r t i o no ft h i s s t u d yi sm a i n l yt op r o v i d eat h e o r e t i c a lb a s i sf o rt b tm o n i t o r i n ga n de n r l y - w a m i a gs y s t e m s e c o n d l y , t h i st h e s i sa n a l y z e st h eu n c e r t a i nr e a s o n i n gi nt h ep r o c e s so fe a r n i n g - w a r n i n g a n a l y s i s r e f e r r i n gt ot h es t u d yo f m a c r o e c o n o m i ce a r l y - w a r n i n ga th o m ea n da b r o a d ，t h i st h e s i s s w , 络e s t su s j l l gf i l z 巧n e u r a ln e t w o r k t oi c a s o n ，a n dd e s i g n saf u z z yn e u r a ln e t w o r kw h i c hi sf i tf o r e a r n i n g - w a r n i n gr e a s o n i n g ；b ya i l a l y 面唱t h ep r o c e s so f e a r l y - w a r n i n gr e a s o n i n g t h i st h e s i sf a m i l y p r o p o s e sal o g i c a ls l r u e r l r ef o r t h em u l t i - a g e n ts u b s y s t e mo f e a r l y - w a r n i n gs y s t e m t h i r d l y , t h i st h e s i ss t u d i e st h ep e r s o n a l i z e dr e c o n u n e n d a t i o nt e c h n o l o g i e su s i n gi nr e p o r t - p u s h i n gs u b s y s t e m b ya r l a l y z m g t h ea d v a n t a g e sa n dd i s a _ ( v a l t a g e so ft h em a i n s t r e a m p e r s a n a l i z e dr e c o m m e n d a t i o nt a i n l o l o g l e s ，t h i st h e s i sp r o p o s e san e wt y p eo fp e r s o n a l i z e d r e c o m m e n d a t i o na g e n t sc a l l e df u z z yc o g n i t i v ea g e n t s a n df i n a l l yp r o p o s e sa l o g i c a l n k ：t i 勰f o r t h ep e r s o n a l i z e dr e c o m m e n d a t i o ns u b s y s t e mb a s e do nm u l t i - a g e n ts y s t e m a n d e s p e c i a l l yf o c u s e s 0 1 1t h el e a r n i n ga l g o r i t h mb a s e do nf u z z yc o g n i t i v em a p 3u s i n gi nf u z z yc o g n i t i v ea g e n t s ，w h i c h c 缸e x p r e s st h ei n t e r r e l a t i o n s h i pa m o n gi n f l u e n c e 蠡i d o 鹉a n dp r o v e st ob ee f f e c t i v ea n df e a s i b l e t h r o u g ha ne x a m p l e f i n a l l y , t h i st h e s i sa l s os t u d i e sh o wt od e v e l o pt h et b te a r l y - w a r n i n gs y s t e mb a s e d0 1 1 m u l t i - a g e n ts y s t e mi nm u l t i - a g e n tp l a t f o r ms u c hu sa g e n tb u i l d i n ga n dl e a n i n ge n v i r o n m e n t ( a 】强e ) t h i st h e s i sa n a l y z e sc u r r e n tt y p i c a lm a sa r c h i t e c t l - e s , a n de s p e c i a l l ya n a l y z e sf i p a m a sa r c h i t e c t u r e , a n ds u g g e s t su s i n ga b l et ob u i l dt b te a r l y - w a r n i n gs y s t e m , a n dg i v e st w o e x a m p l e s t os h o wh o wt ob u 蛐n gm u l t i - a g e n ts y s t e mi na b l e k e y w o r d s ：t e c h n i c a l b a r r i e r s t ot r a d e ；e a r l y - w a r n i n gs y s t e m ；m u l t i - a g e n ts y s t e m ) f u z z y l l e u r a ln e t w o r k ；f u z z yc o g n i t i v em a p s 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：两娟 日期： 关于论文使用授权的说明 i 本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部 分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名： 名：翻眺加7 第1 章绪论 1 1 研究背景和意义 1 1 1 研究背景 第1 章绪论 w t o 在提倡有序的贸易自由化的同时，在合法目标原则下也允许各成员国 采用一些合理的贸易保护措施，以维护本国或本地区的应有利益。从贸易关税的 角度，当前世界工业制成品的关税平均税率水平已从1 9 4 7 年的4 0 减至目前发 达国家的4 和发展中国家的1 2 ，信息技术产品甚至实行零关税政策【l 】。 因此，在现今的国际贸易活动中关税壁垒的保护作用已经十分有限，各w t o 成员更致力于非关税壁垒的构筑。通常的非关税贸易壁垒措施有海关估价、纺织 品和服装的配额、反倾销以及利用w t o ，m t 协定合法目标原则而建立的技术性 贸易壁垒措施。加入w t o 后，我国的钢铁、纺织品和服装、农产品和食品等行 业已先后多次遭遇国外的反倾销等非关税贸易措施的阻挡。随着我国企业对反倾 销案应诉后胜诉率的提高，w t o 的发达国家成员已明显将贸易保护措施越来越 多地转向技术性贸易壁垒。据美国药品和食品管理局( f d a ) 网站【l 】公布的数据， 2 0 0 2 年美国f d a 共拒绝各贸易伙伴的1 6 5 7 2 批商品进口，其中中国商品占7 7 4 批， 包括上海商品1 0 3 批，被扣货物涉及食品、药品、医疗器械、电器等几十类产品。 又据农业部信息中心统计，受欧盟全面禁止我国动物源性食品进口影响，2 0 0 2 年l 5 月我国对欧出口畜产品同比下降3 3 5 。由此可见，技术性贸易壁垒对我 国产品出口的影响是不可小觑的。 统计分析资料表明，目前我国大多数企业反映，其应对技术性贸易壁垒的最 大困难是“信息不灵”、“信息渠道不畅”，得不到有针对性的有效咨询服务等。 实际上，这个问题是发展中国家普遍存在的一个所谓“信息不对称”问题。一方 面是发达国家或地区对产品进口的市场准入条件随着社会生产力、科学技术水平 乃至管理技术水平的不断发展在不断变化、增多和提高，而另一方面从计划经济 向市场经济过渡的我国广大企业还不习惯于跟踪市场变化，特别是国外市场的变 化，缺乏主动通过各种有效渠道去获取与本身产品生产有关的市场准入条件( 包 括产品生产适用的国内外法律法规、标准等要求) 信息的强烈意识。由于这种“信 息不对称”，我国企业在与外商洽谈贸易业务时，造成合同条款上的不公平，进 而在利益上受损。实际上，这种“信息不对称”现象也比较客观地反映了我国企 业目前技术能力和管理水平偏低的现实情况。 综上所述，我国应借鉴发达国家的经验，建立起完善的应对技术性贸易壁垒 的预警系统，从而解决我国企业普遍存在的“信息不对称”的客观需要，最终减 北京工业大学管理学硕士学位论文 少技术性贸易壁垒对我国出口贸易的不利影响。 目前我国在构建技术性贸易壁垒预警系统方面已经有了初步成效，建立了国 家w t o 佃t 通报咨询中心，开通了国家咨询点网站，开始了与w r 0 贸易技术壁 垒委员会和其他w t d 相关部门的正常业务联系，还组织翻译了大量来自于n o 的相关技术法规、标准和合格评定程序方面的通报，并及时下传到相关部门。部 分省市还建立了w t o f f b t 咨询机构，并设置了欧盟组、北美组、日本组和发展 中国家等具有针对性的研究服务机构。但是还没有一个完善的技术性贸易壁垒预 警系统。 1 1 2 理论及实际意义 技术性贸易壁垒预警机制就是通过跟踪n o 技术性贸易壁垒协定 ( w t o 删所辖的国际或有关进口国地区市场准入条件的动态变化趋势，预先 告知某种危险紧急的情况将要发生而引起人们注意或做好戒备的复杂工作系统， 亦可称之为“预警信息系统”。它按“系统论”的规律来建立，是由相互作用和 相互依赖的若干组成部分结合成的具有特定功能的有机整体【4 】。 近年来，学术界对于技术性贸易壁垒已经做了大量的理论性研究，比如技术 性贸易壁垒的概念及其分类【4 】、技术性贸易壁垒的经济分析吲、技术性贸易壁垒 的模型【3 】以及应对技术性贸易壁垒的策略【2 】等。建立技术性贸易壁垒的预警机制 正是应对技术性贸易壁垒的策略中的一种，但是理论研究主要局限于技术性贸易 壁垒的预警概念、机制等方面，关于相应技术平台的搭建问题涉及较少。因此本 文主要研究技术性贸易壁垒预警系统技术平台的搭建问题。 基于多a g e n t 的技术贸易壁垒预警系统可以综合利用可得到的各类数据和 信息，有机组合众多模型( 数学模型和数据处理模型等) ，通过人机交互，实现较 高准确度的预警功能。它的特点是既可以a g e n t 技术以知识推理形式解决定性问 题的分析，又可以通过综合统计和运筹学解决定量问题的分析，通过定性分析与 定量分析的有机结合，提高整个预警系统的预测能力a g e n t 技术作为分布式人 工智能研究中的新成果，多a g e n t 系统的应用研究已成为人工智能领域的一个重 要的研究方向，并且a g e n t 技术在网络管理、智能机器人、分布式智能控制、信 息检索与服务等应用领域取得了巨大的成功，然而还没有见到用于技术贸易壁垒 预警系统的m a s 系统。 综上所述，技术贸易壁垒预警系统是一个复杂的信息搜集和处理的信息系 统，多a g e m 系统能够适应技术贸易壁垒预警系统的特点，在该领域有独特的优 势。多a g e n t 系统能够实现人机协同工作，处理结构化和非结构化的信息，具有 很强的信息集成能力。本文从技术贸易壁垒预警业务流程的研究出发，提出一个 基于多a g e n t 的技术贸易壁垒预警系统的整体架构，研究了模糊神经网络在预警 第1 章绪论 分析中的应用，以及模糊认知图( f c m ) 在报告推送子系统中的应用，最后通过 实例说n t 多a g e n t 系统在a b l e 平台中的实现。 1 2t b t 预警系统研究现状 1 2 1 国外t b t 预警系统概况 ， 目前世界上有许多国家( 地区) 为鼓励本国( 地区) 的企业扩大出1 ：3 和保护本国 ( 地区) 的安全和消费者利益，致力于建立以监控非关税壁垒为主的政府或民间的 贸易预警或快速反应机制( 系统) 【l 】例如： 1 ) 澳大利亚在2 0 世纪9 0 年代中期由政府投资建成由信息收集、研究、传 递和应用4 个结构要素组成的w t o s p s 预警系统。加拿大、美国和欧盟等国家 ( 地区) 亦有类似措施，但不如澳大利亚的完善。 2 ) 日本官方资助的“日本贸易振兴会”不仅代表日本国承担删s p s 咨 询服务，而且还向海外派出大量人员广泛收集进出口国贸易壁垒信息，经研究后 及时向日本出口企业或所在国日资企业提供这方面的有效咨询服务。 总的来说，研究应对技术性贸易壁垒的预警机制处于世界领先地位的主要是 发达国家，特别是美国、日本、澳大利亚和欧盟各国，这些国家在技术规定、标 准与合理评定程序研究等方面处于领先地位，已经建立了政府领导下的政府、行 业协会、企业、研究机构等为主体的多层次产业预警系统，形成了一套有效的通 报、评议、咨询、审议制度。他们都设立了专门负责技术性贸易壁垒工作的机构 来协调相关部门工作，组织了专门的人力、物力研究国外的t b t 体系，能够按 出口对象和产品类别全面、及时、准确地收集、整理、跟踪国外的1 1 b t 信息， 建立了相应的t b t 信息中心和t b t 信息库、t b t 预警及快速反应机制和t b t 咨询服务体系。鉴于目前发达国家的t b t 预警系统已经建立，因此他们目前的 研究重点主要集中在四个方面：一是预警系统的完善、作用的发挥和系统绩效的 评价；二是预警信息管理的过程；三是广泛采用风险分析方法，将1 1 3 t 预警和 风险管理、危机管理结合起来进行综合研究。四是积极参与国际标准制定工作， 掌握技术的制高点，及时吸取科学技术的研究成果，尽可能将最新科学技术成果 转化为t b t 。 1 2 2 国内t b t 预警系统概况 与发达国家相比，我国1 r i 疆预警系统研究起步较晚，大多是在入世以后我 国产品频频遭遇反倾销以及技术性贸易壁垒之后才开始着手研究的。因此，t b t 预警系统的不健全、不完善是可想而知的。具体体现在：一是还未形成一个以政 府、行业协会、企业、研究机构等为主体的多层次产业预警系统；二是未能形成 北京工业大学管理学硕士学位论文 一套有效的通报、评议、咨询、审议制度；三是未能组织专门的人力、物力研究 国外的t b t 体系，按出口对象和产品类别全面、及时、准确地收集、整理、跟 踪国外的t b t 信息，建立相应的t b t 信息中心和t b t 信息库、t b t 预警及快 速反应机制和t b t 信息咨询服务体系。 但是，还是取得了一定的进步。商务部建立了“全口径进出口宏观监测预警 系统”【刀，对我国入世后的进出口状况进行跟踪预测，对国外t b t 的最新动向 予以及时通报。上海市标准化研究院成立了专门的t b t 应对工作小组，经探讨， w t o ，r b t s p s 预警系统的框架已初现端倪。深圳市标准技术研究院在2 0 0 4 年 7 月正式推出国内首个技术性贸易壁垒预警系统，建立起“深圳市技术性贸易壁 垒预警系统”数据库系统嗍，该系统涵盖自2 0 0 3 年1 月1 日以来的所有技术性 贸易壁垒、动植物检验检疫措旌的通报，并开设了焦点关注、成功案例、在线咨 询、培训研讨、对策报告、参考资料等栏目。2 0 0 5 年1 月，国家科技部宣布将 在国家重大科技专项“重要技术标准研究”设置技术性贸易措施战略与预警工 程方案这一项目，分三阶段建立技术性贸易壁垒预警系统，具体为：1 2 年内， 在重点行业建立预警系统，实现快速应对；3 5 年内，提高重点行业标准水平， 由被动应对转为主动应对；5 8 年，整体打造适应市场经济与国际化的中国标准， 实现战略应对。但该方案还处于起步阶段，尚无具体的研究成果。另外，北京工 业大学嘲嘲、宁波大学、浙江工商大学诤川以及天津财经大学5 1 1 等在这一方面也 作了一些研究。 综上所述，我国的t b t 预警系统尚不完善，虽然有许多的政府、非政府部 门和机构正在积极研究技术贸易壁垒预警系统，但取得的成绩还只是阶段性的， 还有待于进一步全面、系统、深入的研究。 1 3 本文的主要研究内容 建立技术性贸易壁垒预警系统的基本思路是：依靠行业专家建立起监测预警 指标体系，寻找相关信息源，综合评价各种信息源，研究预警信号的检测方法， 确定监测指标体系，划分警情类别，挖掘预警规则，利用多a g e n t 及o n t o l o g y 等信息技术建立玎预警系统。本文主要是在相关信息已经存入数据库和监测 指标体系已经建立的基础上，利用预警分析子系统进行推理，然后通过报告推送 子系统将预警报告推送给专家，最终建立起基于多a g e n t 系统的t b t 预警系统。 综上所述，本文从t b t 预警业务流程的分析出发，研究了t b t 监测预警的理论 模型和业务模型。接着，分析了模糊神经网络在预警分析中应用过程，给出了预 警分析a g e n t s 子系统的逻辑结构。然后，重点分析了报告推送系统中所采用的 个性化推荐技术，提出了基于模糊认知a g e n t 的的个性化推荐，并且对模糊认知 a g e n t 中采用的学习算法基于模糊认知图的个性化推荐算法进行深入分析。 第1 章绪论 最后，通过实例说明了多a g e n t 系统在a b l e 平台中的实现，为基于m a s 的技 术贸易壁垒预警系统的实现的奠定了基础。具体研究内容包括： ( 1 ) t b t 监测预警模型的研究。从t b t 预警业务流程的分析出发，分析t b t 政策制定、执行过程，以及t b t 政策决策的影响因素，结合t b t 风险预 警理论和决策影响图理论，给出t b t 监测预警的理论模型和业务模型， 以及基于多a g e n t 系统的t b t 预警系统模型。 ( 2 ) 模糊神经网络在t b t 预警分析中的应用。设计出了适合t b t 预警分析的 模糊神经网络；通过对预警分析业务流程的分析，最终给出了预警分析 a g e n t s 的逻辑结构。 ( 3 ) 模糊认知图在报告推送系统中的应用。提出了基于模糊认知a g e n t 的个性 化推荐，给出了推荐a g e n t s 的逻辑结构。对模糊认知a g e n t 中采用的学 习算法基于模糊认知图的个性化推荐算法进行了深入分析，通过实例 证明了该算法的有效性和可行性。 ( 4 ) 基于多a g e n t 系统的t b t 预警系统在a b l e 平台中的实现。分析目前典 型的m a s 体系结构，重点分析f i p a m a s 体系结构，提出在a b l e 平台 中构建t b t 预警系统，并且通过两个实例具体说明怎样利用a b l e 平台 来建立多a g e n t 系统。 北京工业大学管理学硕士学位论文 2 1 a g e n t 及m a s 2 1 1a g e n t 简介 第2 章m a s 理论 a g e n t 在英语中主要有三个意思：1 ) 指能对其行为负责的人；2 ) 指能认识 环境，并能对环境产生作用的行为者，在物理、化学、生物意义上活跃的东西； 3 ) 接受他人委托，并代表其行使某种行为的人，通称代理。计算机领域中a g e n t 的概念产生于分布式人工智能，用于表示构成分布式系统的相互协作的智能主 体。 关于a g e n t 的定义有很多的讨论和争论，目前尚未形成一个被各方学者所广 泛接受的统一的定义。致力于研究a g e n t 的人提供了各自的a g e n t 的定义，他们 都希望自己的定义能够真正解释“a g e n t ”的意义，这些定义从简单到复杂的都 有。由于在a g e n t 的必要特性方面还没有达成共识，以至于在不同的环境下a g e n t 表示不同的意思。但是需要说明的是，有些研究者强调某些特性并不意味着他们 否定其它特性，下面给出一些具有代表性的a g e n t 定义： r u s s e l l n 等认为，“a g e n t 是任何能通过传感器感知环境并通过执行器对环境 进行动作的东西”，这个a g e n t 的定义可以说是最宽泛的，任何一个东西，只要 能从环境中获取信息并对环境进行操作均可以认为是a g e n t 。 p m a s e 1 0 认为“a g e n t 是在复杂动态环境中能自治地感知环境并能自治地通 过动作作用于环境，从而实现其被赋予的任务或目标的计算系统”，和r u s s e l l 相比，它在感知与动作的基础上增加了两个限定词：自治的和面向目标的。m a s e 把这种a g e n t 称为自治a g e n t 。在这个定义中，“自治”的含义是指a g e n t 的行为 由其自身的经验所决定。 m c n 【l o 】认为“a g e n t 是可以进行对话、协商的软件”。c o e n 这里给出的其 实是一个软件a g e n t 的定义。对话指a g e n t 与环境或其它a g e n t 的交互，其实质 也是感知和动作，只是措辞不同而已。协商的目的是为了使各方达成共识，协商 必然要与其它a g e n t 进行通信。 f r a n k l i n 和g m e s s c r 【1 1 】是在分析了各种a g e n t 的特性后，避免对职能性的纠 缠，给出了一个a g e n t 的定义：“一个a g e n t 是处于一个环境当中并作为这个环 境一部分的系统，它随时感测到这个环境并且执行相应的动作，并逐渐建立自己 的活动规划以应付未来感测到的环境变化”。 m m 公司对a g e n t 的定义为：“智能a g e n t 是这样的软件实体：在一定程度 自动性和独立性的基础上，代表用户或其他程序的利益，从事一系列的操作，在 - 6 - 第2 章m a s 理论 操作过程中，使用用户目标或意愿的陈述和知识”。这个a g e n t 定义的一个典型 例子就是信息收集a g e n t 。 w o o l d r i d g e 和j e n n i n g s 的a g e n t 定义可以说是对a g e n t 定义的一个总结，他 们认为a g e n t 应是具有以下特征的软件实体：1 ) 自治性：即a g e n t 不需要人类 的直接干预，就可以主动自发进行连续动作；2 ) 社会性；即a g e n t 可以通过其 通信语言与其他的a g e n t 进行交互，并组成一个a g e n t s 社会；3 ) 反应性：a g e n t 具有探知自身所处环境的能力，并能对该环境作出反应，通过它们的行为改变环 境；4 ) 能动性：a g e n t 能够遵循承诺主动采取行动，表现出面向目标行为；5 ) 驻留性：传统程序需要用户激活和终止，而a g e n t 至少可以在相当长时间内连续 运行。在计算机领域，这种软件模型提供了一种对环境具有强大的应变能力的软 件实体，因而具有很高的兼容性、拓展能力、活动能力和运行效率。 2 1 2 m a s 简介 当前，a g e n t 技术已经被作为发展分布式智能系统的重要方法，但实际应用 问题的复杂性决定了其不能由单个a g e n t 来求解。此外，即使单个a g e n t 能求解 某个特定的问题，也可能由于问题的复杂而造成处理速度、可靠性、灵活性和模 块化等方面的问题。多a g e n t 系统( m u l t i - a g e n ts y s t e m ，简称m a s ) ，为这类问 题提供了更理想的解决方法。 m a s 是当今国际上人工智能中的前沿学科，是分布式人工智能的一个重要 分支。m a s 是多个a g e n t 组成的集合，它的目标是将大而复杂的系统建造成小 的、彼此相互通信及协调的、易于管理的系统其中的a g e n t 是自治的，它们可 以是不同的个人，采用不同的设计方法和计算机语言开发而成的，因而可能是完 全异质的。在m a s 中，每个a g e n t 或者履行自己的职责，或者与其他的a g e n t 通信获取信息，或者互相协作完成整个问题的求解。可以说，m a s 是a g e n t 技 术一次质的飞跃，它的优势归纳起来，主要有以下几点： 1 在m a s 中，每个a g e n t 具有独立性和自主性，能够解决给定的子问题，自 主地推理和规划并选择恰当的策略，并以特定的方式影响周围的环境。 2 m a s 支持分布式应用，所以具有良好的模块性、易于扩展、设计简单灵活， 克服了建造一个庞大知识库所造成的知识管理和扩展的困难，能有效降低 系统构造成本。 3 在m a s 的实现过程中，不追求单个、庞大、复杂的体系，而是按面向对象 的方法构造多层次的、多元化的a g e n t ，其结果降低了系统的复杂性，也降 低了各个a g e n t 问题求解的复杂性。 4 m a s 是一个协调式系统，各a g e n t 间相互协调合作可解决大规模的复杂问 题；也是一个集成系统，它采用信息集成技术，将各子系统信息集成在一 北京工业大学管理学硕士学位论文 起，完成复杂系统的集成。 5 在m a s 中，a g e n t 之间相互通信，彼此协调，并行地求解问题，因此，能 有效提高问题求解效率。 6 多a g e n t 技术打破了当前知识工程领域中仅使用一个专家系统的限制，在 m a s 中，不同领域、同一领域不同的专家系统可以协作求解单一专家无法 解决或无法很好解决的问题。 m a s 的研究是以单个a g e n t 的研究为基础的，除了单个a g e n t 研究所涉及 的内容以外，还包括任务的表示、分解、分布和分派；a g e n t 之间的通信；冲突 消除策略；多a g e n t 学习以及系统实现等问题。m _ a s 体系结构正是针对这些问 题解决方案的规范，下一节中将详细的介绍m a s 体系结构。 2 2 m a s 体系结构 2 2 1 典型的m a s 体系结构 随着对m _ a s 研究的深入和m a s 应用的不断推广，逐渐出现了一些典型的 m a s 应用，同时针对这些应用相应的体系结构也成为了同类应用的范例。本节 中将简要介绍几种典型的m a s 体系结构。 1 a r c h o n 基本架构 a r c h o n 基本架构【1 2 】既提供了系统体系结构又提供了a g e n t 内部体系结 构。该系统是为工业过程控制领域设计的，其目的是降低内嵌在控制系统中的大 型复杂计算系统的复杂度。a r c h o n 是一种开放式体系结构。 2 o s a c a 与d m e 基本构造 异步认知a g e n t 开放系统( o s a c a ) ，是一个普通的多a g e n t 基本构造。在 o s a c a 中，所有的a g e n t 与网络相连，通过消息传播，每个a g e n t 可以达到任 意其它的活动a g e n t 。分布式智能设计环境( d i d e ) ，利用这种构造的优点来解 决特定类型的问题，即，长期复杂产品设计。d i d e 目的在于建立真正开放系统， 即用户可以自由的加入、移出a g e n t ，而不需要关闭系统或重新启动正在进行的 工作。 3 a d e p t 基本构造 处理任务的高级决策环境( a d e p t ) ，是一种为业务处理管理开发的多a g e n t 基本构造。业务处理是这样一种过程，它协调一个或几个组织的自动( 半自动) 协作。这是通过任务选择与服务、产品生成的决策等手段来实现的。在a d e p t 中，m a s 由代理所组成，这里，代理可能是一个a g e n t ，或几个a g e n t 的集合。 4 d e s 球e 体系结构 d e s i r e 是交互推理组件的设计与规范的框架。d e s i r e 用于为特定类型的 善 第2 章m a s 理论 多a g e n t 应用开发可重用的通用模型。d e s i r e 提供基于时序的推理形式语义的 逻辑理论。d e s i r e 规范基于组合体系结构，也就是说，体系结构由等级关系的 组件所组成。 5 m a c r o n 基本构造 联机协作检索多a g e n t 体系结构( m a c r o n ) 是一种设计用于协作信息收 集的多a g e n t 基本构造。在m a c r o n 中，用户查询被转换为信息收集计划。这 些计划由多a g e n t 执行。 6 联邦m a s 在联邦m a s 中，由一个服务商的服务a g e n t 组成一个联盟，a g e n t 将自己 的一些自主性交给了服务商。a g e n t 不直接与其他a g e n t 通信，而是与本地的服 务商通信，服务商相互通信。联邦组织基于互操作的规范共享方式提供a g e n t 之间的协调。 7 r e t s i n am a s 基本构造 r e t s i n a 是一个多a g e n t 基本构造，开发用于集成从w e b 的资源收集的信 息并完成决策支持任务。r e t s i n a 包括分布式m a s 组织，a g e n t 间交互与协作 的协议，以及构造a g e n t 的可重用的软件组件集。 8 f i p a 体系结构 f i p a 被许多组织和公司采用，并且正在成为多a g e n t 系统体系结构的事实 标准。当初建立的目的是为了提高异构a g e n t 系统之间的交互性，并为此制定了 一系列的技术规范，从体系结构、通信语言、内容语言到交互协议。f i p a 的主 要思想是通过融合言语行为理论、谓词逻辑及公共的本体论，来提供一个标准的 方法以理解a g e n t 之间的交流。 f i p a 对a g e n t 的标准化作的贡献具体有以下几方面： 中间件支持，包括a g e n t 的注册、定位服务，通信服务，移动性及安全 性支持。 a g e n t 通信语言，包括语义、交互协议、责任等。 和本地软件的交互，将企业遗留系统或数据库包装起来。 a g e n t 与人的交流，定义了交流内容与交流方式 2 2 2f i p am a s 体系结构 智能物理a g e n t 基金f i p a 是一个旨在建立异构软件a g e n t 之间互操作标准 的非盈利性组织，建立于1 9 9 6 年，与世界上许多大的企业、组织有合作关系。 f i p a 每年举行四次会议，在会议中以一种合作的方式讨论形成f i p a 标准。1 9 9 7 年g 月，f i p a 发布了第一套标准，f i p a 9 71 0 版本。1 9 9 8 年，f i p a 根据对1 0 版本的反馈信息，对其中的一部分作了修订，形成f i p a 9 7 2 0 版本。其后，f i p a 北京工业大学管理学硕士学位论文 在1 9 9 8 年8 月发布了它的f i p a 9 81 0 版本。当前的最新版本是f i p a 2 0 0 0 标准。 2 0 0 5 年6 月f i p a 加入i e e e 计算机学会，成为其第七个标准委员会。f i p a 标准 不是某一应用的具体技术，而是不同应用领域的通用技术，开发者可遵循这套标 准，做成具有高度交互性的多a g e n t 系统。根据f i p a 标准构造的多a g e n t 系统， 我们称之为f i p a 多a g e n t 系统。目前按照f i p a 标准开发的系统已经成功应用在 许多领域。 f i p a 规范【1 3 】包括五大部分，即抽象体系结构、a g e n t 消息传输、a g e n t 管理、 a g e n t 通讯和基于a g e n t 的应用，如图2 1 所示。 图2 - 1f i p a 规范的a g e n t 结构 1 抽象体系结构 f i p a 抽象体系结构规范 f i p a 0 0 0 0 1 是贯穿整个f i p a 规范的核心规范，其 目标是实现互操作性和可重用性。抽象过程包括两方面：一是找出体系结构的基 本元素；二是找到基本元素之间的基本关系。 f i p a 共抽象出2 4 种基本元素，5 组基本关系。f i p a 抽象出的基本元素包括： a g e n t 、a g e n t 通讯语言、内容语言、目录项、目录服务、信封、消息、编码表 达法、编码转换服务、消息传输服务、传输描述等。对体系结构的每个基本元素， 都从以下四个方面进行说明：摘要、与其它基本元素的关系、行为、背景描述。 只有服务性元素才有行为。f i p a 抽象出的5 组基本关系为：a g e n t 关系、传输消 息关系、目录项关系、消息元素关系、消息传输元素关系。每组基本关系都用 u m l 图表示。 从这些基本元素和基本关系，能派生出各种可能的具体体系结构，由于这些 具体的体系结构共享同一抽象体系结构，所以能够实现互操作。 2 a g e n t 消息传输 f i p aa g e n t 消息传输规范主要是处理不同网络传输协议之间的消息传输和 表达，包括无线和有线环境。它定义了一种消息格式，由信封和消息体构成。信 封包含具体的传输要求，以及其它供消息传输服务m t s 使用的支持消息。信封 由一组参数定义，包括：t o ，丘啪，d a m 以及a c l - r e p r e s e n t a t i o n 等。消息体包含 具体的消息内容，通常用f i p aa c l 表达。与f i p a 规范兼容的a g e n t 平台上， 第2 章m a s 理论 都有相应的消息传输服务m t s 。f i p a a g e n t 消息传输层起到了如下的作用： 对a g e n t 平台上消息传输服务m t s 的支持； 能支持多种传输协议，例如：o p ，h t t p ，w a p 等。 以特定方式封装消息，例如：x m l 用于h t r p 协议下的消息封装， b i t - e f f i c i e n t 用于w a p 下的消息封装。 能够表达f i p a 的a c l ，例如使用字符串编码，x m l 编码，b i t - e f f i c i e n t 编码等。 利用f i p a 支持的消息传输协议，可以实现异质a g e n t 平台问的消息传输。 除此之外，还可以支持a g e n t 平台的内部消息传输协议( 如j a v a r m d ，不同协 议之间的转换工作由消息传输服务m t s 完成。 3 a g e n t 管理 在f i p a m a s 系统中，涉及到a g e n t 管型1 5 】的有三个方面：a g e n t 管理参考 模型、a g e n t 管理本体和a g e n t 域的管理。其中a g e n t 管理参考模型是f i p am a s 系统的核心部分。 ( 1 ) a g e n t 管理参考模型 f i p a 定义了一个多a g e n t 管理的模型，如图2 2 所示，该模型提供了a g e n t 的生存环境，a g e n t 可以创建、注册、定位、通信、迁移和消亡。a g e n t 管理的 内容包括：白页服务、黄页服务和消息传输服务。白页服务指a g e n t 的定位、命 名和控制访问服务；黄页服务主要包括a g e n t 定位、注册服务；消息传输服务保 证系统内外消息的通畅流动。整个模型中包含下列元素： 掣 每罩甲 消息传输服务( m t s ) t i l 消息传输服务( m