（管理科学与工程专业论文）基于多agent的危险化学品风险评价模型研究.pdf

中文摘要 摘要 随着人们对危险化学品对人体和环境危害性认识的深入，“风险评价”的概 念被引入了化学品管理领域，目的是在对危险化学品的性质、危害性、污染源的 产生进行定性和定量分析的基础上，提出管理、预防和处置措施，这对于做到“防 患于未然”具有重要的意义。 本文以危险化学品的风险评价为研究对象，目的在于使评价过程能够更好地 体现评价专家的主观经验和被评价对象的客观性质，评价结果能够更好地支持管 理者的决策行为。 论文引入了人工智能的核心概念a g e n t 于风险评价的全过程，运用a g e n t 的自 主学习和协调控制等特性，完成化学品风险评价过程的各个环节的功能。论文提 出了一个基于多a g e n t 的危险化学品风险评价( d a n g e r o u sc h e m i c a l s 硒s k a s s e s s m e n t ，d c r a ) 模型，阐述了其工作流程，说明如何实现评价过程中主观经 验和客观评价的结合。 本文详细研究了危险化学品风险评价的全过程，包括指标体系的选取、权重 的确立等，在选取评价方法时，考虑到不同方法对同一对象的评价结果可能存在 不一致性，而仅用一种方法评价无疑具有片面性，因此本文提出了运用模糊聚类 分析法选取相容的方法集进行评价，体现在多a g e n t 系统中，可以采用简化的熟 人模型来实现各评价方法a g e n t 之间的通讯与协作。最后给出了具体的应用实例。 本文重点研究的另一个问题是如何对多方法评价结果进行处理以得到综合评 价结果。在分析了多种组合评价方法的基础上，本文提出了采用模糊b o r d a 法对 单一评价方法得出的结论进行综合以得到综合评价结果，并根据不同的需要给出 了对综合评价结果的较明确的调整规则，以满足不同用户的偏好，以期对评价工 作可操作性和可重现性的实现具有一定的指导意义。 关键词：化学品风险评价；相容方法集；模糊聚类分析；综合评价；m u i t i - a g e n t 英文摘要 s t u d yo nt h em u l t i a g e n tb a s e dm o d e lo f d a n g e r o u sc h e m i c a l sr i s k a s s e s s m e n t a b s t r a c t a l o n gw i t l lt h eu n d e r s t a n d i n go ft h eh u r to fd a n g e r o u sc h e m i c a l so nh u m a n sa n d t h ee n v i r o n m e n t ，t h ec o n c e p to f “r i s ka s s e s s m e n t ”h a sb e e ni n t r o d u c c di n t ot h er r e ao f c h e m i c a l sm a n a g e m e n t , i no r d e rt op u tf o r w a r dt h em a n a g e m e n t ，p r e v e n t i o na n d d i s p o s a lm e a s l e so nt h eb a s i so fq u a l i t a t i v ea n dq u a n t i t a t i v ea n a l y s i so ft h en a t u r eo f d a n g e r o u sc h e m i c a l s i ns h o r t ， p r e v e n t i o ni sb e t t e rt h a nc r r e ”i so f g r e a ts i g n i f i c a n c e t h i s 舱s e a r c hi sb a s e do nt h ed a n g e r o u sc h e m i c a l sr i s ka s s e s s m e n t ，t h eo b j e c t i v ei s t og e tt h eb e t t e rr e f l e c t i o no ft h ee x p e r t s s u b j e c t i v ee v a l u a t i o na n dt h ee v a l u a t e d o b j e c t s o b j e c t i v en a t u r e a n dm a k et h ed e c i s i o n - m a k i n gm a n a g e r sb es u p p o r t e db e t t e r b yt h ee v a l u a t i o nr e s u l t s a so n eo ft h ec o r ec o n c e p t i o n so fa r t i f i c i a li n t e l l i g e n c e ，a g e n ti si n l r o d u c e di n t o t h ew h o l cp r o c e s so fr i s ka s s e s s m e mi nt h i sp a p e r u s i n gt h ec h a r a c t e r so fc o o r d i n a t i o n a n da u t o l e a r n i n g , t h ef u n c t i o no fd a n g e r o u sc h e m i c a l sr i s ka s s e s s m e n ti sr e a l i z e d a m u l t i - a g e n tb a s e dm o d e lo fd a n g e r o u sc h e m i c a l sr i s ka s s e s s m e n ti se s t a b l i s h e d ；i t s w o r kf l o wa n dt h er e a l i z a t i o no f t h ec o m b i n a t i o no f s u b j e c t i v ee x p e r i e n c ea n do b j e c t i v e e v a l u a t i o na r ee x p l a i n e d i nt h i sp a p e r ，t h ed e t a i l e dp r o c e s s ，o fr i s ka s s e s s m e n t ，i n c l u d i n gt h es e l e c t i o no f i n d e xs y s t e ma n dt h ee s t a b l i s h m e n to fw e i g h t sa r es t u d i e d w h i l e s e l e c t i n gt h e e v a l u a t i o nm e t h o d s ，t a k i n gi n t oa c c o u n tt h ei n c o n s i s t e n c yo fr e s u l t su s i n gd i f f e r e n t e v a l u a t i o nm e t h o d sa n dt h eo n e s i d e d n e s so fj u s tu s i n go u ee v a l u a t i o nm e t h o d ，t h i s p a p e rp r e s e n t sas e l e c t i o nm e t h o db a s e do nf u z z yc l u s t e r i n ga n a l y s i st oe v a l u a t et h e c o m p a t i b l e m e t h o d s e t ，r e f l e c t e d i nt h e m u l t i - a g e n ts y s t e m ，t h es i m p l i f i e d a c q u a i n t a n c e - m o d e lc a nb eu s e dt ot h ee v a l u a t i o nm e t h o dt oa 幽e v et h ec o m m u r t i c a t i o n a n dc o l l a b o r a t i o nb e t w e e na g e n t f i n a l l y ，as p e c i f i ca p p l i c a t i o ni sg i v e n 英文摘要 a n o t h e rf o c u so ft h i sp a p e ri sh o wt od e a lw i t ht h er e s u l t so fd i f f e r e n tm e t h o d si n o r d e rt og e tan 加c o m p r e h e n s i v er e s u l t o nt h e b a s i so fa n a l y s i so fv a r i o u s c o m b i n a t i o nm e t h o d s ，t h i sp a p e rp r o p o s e sam e t h o do fu s i n gf u z z yb o r d at og e tt h e c o m p r e h e n s i v ea n di n t e 蓼a t e dc o n c l u s i o nf r o mt h es i n g l e e v a l u a t i o nm e t h o d s t h e c o n c l u s i o ni sa d j u s t e dt om e e tt h en e e d so fd i f f e r e n tn s c rp r e f e r e n c e s ，a n dt h e 嫡戚i i l g r u l e sa r cg i v e ni no r d e rt oa c h i e v et h ef e a s i b i l i t ya n dr e p r o d u c i b i l i t yo ft h ee v a l u a t i o n p r o c e s s k e yw o r d s ：d a n g e r o u sc h e m i e a h r i s ka s s e s s m e n t ；c o m p a t i b l em e t h o ds e t ； f u z z yc l u s t e r i n ga n a l y s i s ；c o m b i n a t i o n a le v a l u a t i o mm u l t i - a g e n t 大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原刨性声明 本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果， 撰写成硕士学位论文! 基王垒g 匹的危险丝堂量匝隍迸纶搓型巫究：。除论 文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在 文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经 公开发表或未公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：马萌夕硼1 年弓月j 7 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连海事大学研究生学位论文提交、 版权使用管理办法”，同意大连海事大学保留并向国家有关部门或机构送交学位 论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将 本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存和汇编学位论文。 保密口，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于：保密口 不保测( 请在以上方框内打“”) 论文作者签名：马酝夕 导师签名：街面 日期：卅年孑月j 7 日 基于多a g e n t 的危险化学品风险评价模型研究 第1 章绪论 1 1 问题的提出 风险( r i s k ，卫生系统又称危险度) 是指一种可能性，主要是指不利事件或不 希望事件发生的可能性，危害x 暴露= 风险【。化学品风险是指化学品对人体、动 植物和环境造成有害影响的潜在可能性概率嘲。风险评价( r i s ka s s e s s m e n t ) 就是 利用现有资料和假说来评估因暴露于化学品而对人体、动植物或环境产生危害的 概率的技术过程隔3 1 。风险评价是安全系统工程的重要内容，是对系统存在的危险 进行定性和定量的分析，得出系统发生事故的可能性及其危险程度的评价，一般 包括健康风险评价和环境风险评价，在本文中主要针对环境风险评价进行研究。 长江三角洲地区是中国经济最发达、最具活力的地区，化学工业作为这一区 域经济重要支柱之一，对该区域的社会经济发展起着重要作用【4 】。长江沿线石油化 工行业的原料及石油化工制品，主要是通过长江进行运输，而石化产品绝大多数 属于有害有毒物质，对人体健康和生态环境具有极大的危害性【5 ，6 】危险化学晶风 险评价( d a n g e r o u sc h e m i c a l s 砒s ka s s e s s m e n t ，在本文中简称为d c r a ，下同) 的 目标之一是在对水上船舶载运有害有毒物质的理化性质、燃爆危害性、生态危害 性等进行定性和定量分析的基础上，提出管理、预防和处置措施。要完成这项任 务，就需要通过风险评价排比出风险源的危害程度优先顺次，以便为风险管理决 策的制定提供科学依据阢8 1 。而在项目研究的过程中发现，目前的风险评价中存在 以下几个问题： ( 1 ) 所谓“评价”，般是指按照明确的目标测定对象的属性，并把它变成 主观效用( 满足主体要求的程度) 的行为，即明确价值的过程【9 1 。从理论上来讲， 被评价对象的各种定性定量信息越客观和完善，得到的结果的可信度也就越高。 而我国的风险评价还处于刚刚起步阶段，尽管与风险评价有关的基础研究和管理 实践已开展多年，取得了一些成果【7 ，但在中国环境保护领域，尚未真正开展完 整的化学品风险评价，还没有建立相关的较完整的受体数据库和参数数据库，也 没有建立暴露分析模拟模型、剂量暴露预测模型、风险表征计算系统和不确定性 第1 章绪论 分析评价系统等，相关的技术规范或导则也较少制定【3 】。因此，在中国现阶段的风 险评价中，专家的经验和经典方法以及实际经验或测试数据的运用就变德尤为重 要。如何在客观的评价和主观的经验两者之间找到一个较好的平衡点，是目前研 究中存在的问题之一。 ( 2 ) 目前在评价领域，评价方法种类繁多，并且在实际工作中，应用不同的 方法对同一对象进行评价所得到的结果往往存在着差异( 非一致性) 【1 1 1 3 1 ，同时 每一种方法都各有其优缺点，我们无法说明哪一种方法好或者不好，但是仅采用 一种方法对事物进行评价，无疑具有一定的片面性。 与此同时，随着计算机技术、仿真技术、信息技术和人工智能技术曰新月异 的发展，专家系统、智能决策支持系统理论得到了长足的发展，在众多学科领域 应用广泛，计算机技术在管理中的应用越来越受到众多学者和企业的关注，对评 价的关键过程进行规范化处理，转化为比较明确的、计算机系统可以识别和处理 的各种规则，使得实际工作者在专家经验的指导下也能进行评价工作”4 1 ，并得到 比较可信的结果，是一项很有意义的工作。 ( 3 ) 在现阶段，风险评价过程大都是基于评价者对评价问题的认识而进行的， 尽管从一个方面来看是对评价者经验的应用，但不可避免的是评价者主观认识上 的局限性和随意性【1 5 ，1 们，不同的专家得出的结论可能不一致，而在整个评价过程 中没有给出具体操作过程，这在很大程度上影响了评价过程的可重现性和评价结 果的可信度。 1 2 本文的研究内容 本文是在参与长江中下游流域的“船载有害有毒物质污染事故应急反应对策” 研究项目的过程中，研究发现了上述问题，并结合项目研究的具体需求提出本文 的研究内容。 本文迸行了基于多a g e n t 【1 7 t1 s 】的危险化学品风险评价模型的探讨研究，将人 工智能的重要概念a g e n t 引入危险化学品风险评价模型，将评价方法、评价指标 等抽象成为多个智能体，利用它们自学习、自适应的特性以及协调机制，来解决 基于多a g e n t 的危险化学品风险评价模型研究 目前风险评价过程中的主客观协调问题，可以很好的反映用户的偏好，自然地体 现用户的个性化特征。在评价过程中，不采用单一评价方法，而是透过选取相容 的评价方法构建相容方法集，以避免结果的片面性。相容方法如何选取并进行检 验，这是本文的一个研究重点。反映在模型上，由于单个智能体资源、能力的有 限性。需要多个智能体协作来共同完成评价任务，在本文中，采用“熟人模型”f 1 9 ， 2 0 1 作为多智能体选择合作伙伴形成联盟的策略，以确保最终目标的实现。对于得到 的评价结果，需要按照评价者的主观效用进行调整，如何转化成为计算机化的调 整策略，是本文的另一个研究重点。在此基础上，本文给出了相对较完整的基于 多a g e n t 的危险化学品风险评价模型的工作流程。 1 3 论文的组织结构 本文的结构安排如下： 第一章首先提出了本文研究针对的问题，并介绍了本文的研究内容和结构安 排。 第二章首先对a g e n t 及多a g e n t 系统进行了介绍，研究了基于多a g e n t 的建模 思想和方法。提出了基于多a g e n t 的危险化学品风险评价( d c r a ) 模型框架及其主 要的工作流程。 第三章主要针对模型中的评价过程进行研究，包括评价指标体系的选取、权 重的确定、相容方法集的确立等内容，重点讨论了评价过程中相容方法的选取策 略，并给出了具体的应用实例j 具体到多a g e n t 系统中，各个评价方法a g e n t 之间 如何高效地进行合作，是本章的另一个研究内容。 第四章主要探讨对综合评价结果进行调整的规则。首先介绍了如何对多个单 一评价结果进行处理以得到综合评价结果，然后针对用户的需求及偏好，给出了 计算机化的综合评价结果的调整规则及其应用实例。 最后对全文的工作进行了总结，提出了创新点以及今后研究的方向。 第1 章绪论 1 4 研究方法和研究路线 本论文以危险化学品的风险评价为研究对象，主要包含评价模型建模研究和 实现机制研究两个方面的内容：在对化学品风险评价的特点、内容进行分析的基 础上，结合国内外研究的成果，建立了危险化学品综合评价指标体系，全面考察 化学品的燃爆危险性和环境危害性的分类和等级，针对长江流域有代表性的化学 品进行了详细的危害性分析，并针对所构建的危险化学品风险评价指标，分别采 用主成分分析法f 2 m 3 1 、灰色关联度法阮擒、理想解法 2 6 1 、模糊综合评价法和熵值 法【2 7 - 2 9 等评价模型对示例化学品进行风险评价。在采用不同的评价模型进行评价 时，出现了综合评价结果非一致的问题。针对这种情况，对其进行了初步的研究， 在讨论评价方法的适用性和相容性的基础上，寻找妥协和致，采用了陈国宏教 授提出的运用相容方法集进行组合评价的思想，提出了基于模糊聚类分析法1 3 0 】的 模型结构 实现机制 应用实例 建 - 4 姬a s e n t 巴磊 长 立 分析的相客方 江 研 基 流 究 于 - h 评价方法a g 。mp 型! 叁望竺型 域 现 多 危 状 险 喀 。l a ! n 一一i 模糊b o r d a 法 应用化 ， 童 学 提 的 一 耶口盯”。 苎q n l 品 出 风 风 险 综合评价结 险 问 评 一 排序a g c n t p 燮l 评 题 价 价 模 研 型 - 4 管理a g e n t _ 一 究 图1 1 研究路线结构 f i g 1 1t h er o u t eo fr e s e a r c h 相容方法集选取策略，对多方法模型的评价结果，采用模糊b o r d a 法进行组合， 基于多a g e n t 的危险化学品风险评价模型研究 并根据实际的需求和用户的偏好，给出了相应的调整规则，完成了对危险化学品 的风险评价摊序；模型方面，采用基于m u l t i - a g e m 的建模思想，拉取出了系统中 需要的各智能性和自主性要求较高的实体，构建了基于m u l t i - a g e n t 的化学品风险 评价模型，其中，对于评价方法a g e n t 来说，可以利用熟人模型作为各个评价方 法a g e n t 之问的联盟策略，来实现相容方法集的选取，以减小协商和通信开销。 对于综合评价a g e n t 和排序a g e n t ，则分别由模糊b o r d a 法【3 1 1 和综合评价结果调整 规则来指导其工作。在此过程中，给出了模型在长江流域危险化学品风险评价中 的具体应用。 第2 章基于多a g e n t 的d c r a 模型研究 第2 章基于多a g e n t 的d c r a 模型研究 2 1a g e n t 的定义和特性 a g e n t 的概念被广泛地使用在各个领域。因此，很多研究人员从自己的研究领域给 出了a g e n t 的定义。其中，最经典和广为接受的是由著名a g e n t 理论研究学者w o o l d r i d g e 博士等人给出的“弱定义”和“强定义”【3 2 ，3 3 】：弱定义a g e n t 是指具有自治性、社会性、 反应性和主动性等基本特性的a g e n t ：强定义a g e n t 指不仅具有弱定义中的基本特性， 而且还具有移动性、通信能力、协同性、理性或其他特性的a g e n t 。 基于弱定义a g e n t 以及强定义a g e n t 的概念的综合，在这里我们认为，a g e n t 是指 具有一定知识、智能、思维能力和自治能力，并拥有某个或某几个目标，能和环境进行 交互( 即作用和受作用于环境) ，能和其他a g e n t 相互协作的软件或硬件实体。 a g e n t 应具备的基本特性【l s 】包括： ( 1 ) 驻留性：a g e n t 可阻驻留在一定的环境( 物理世界和数字世界) 之中，能够感 知环境的输入，例如对某些事件的发生产生反应，通过动作和行为来影响环境。 ( 2 ) 反应性：即对环境的感知和影响。无论a g e n t 处在现实的环境中还是虚拟的 环境中，他们都可以感知所处的环境。并且及时做出相应的反应。 ( 3 ) 社会性：a g e n t 之间可以通过某些协同机制来相互合作以完成任务或目标，这 是a g e n t 最重要的特性之一，也是a g e n t 社会性的具体表现。 ( 4 ) 主动性：a g e m 并非简单的针对周围环境和其他a g e n t 的行为做出被动反应， 而是主动的与环境交互，与其他a g e n t 进行交流而做出基于目标的行为。 ( 5 ) 自主性；a g e n t 的工作可以不受周围入或者其他a g e n t 的影响，根据自己已有 的知识和内部状态进行决策，以完成任务。 2 2 多a g e n t 系统概述 多a g e n t 系统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。它的目标是将大而复杂的系统( 软硬件系统) 建造成小的、彼此相互通 讯及协调的、易于管理的系统。它的研究涉a g e n t 的知识、目标、技能、规划以及如何 基于多a g e n t 的危险化学品风险评价模型研究 使a g e n t 协调地采取行动解决问题等。 a g e n t 的运作与生存总是以一定的环境为基础的，这种环境一般来说既是计算性的 也是物理性的。这种环境可能是开放的或者是封闭的，可能包含也可能不包含其他的 a g e n t 。可能存在这样的情况，环境中只有单个a g e n t 独立存在。但随着计算机交互与 计算机网络的发展，这样的情况已经越来越少，而且随着技术的不断进步，人们所要研 究的系统变得越来越庞大，子系统在时空上越来越趋向于分散化，并具有可变性、交互 性、智能性等诸多特征。面对这样的复杂系统，用单个a g e n t 来描述显然是不合适的， 必须用多个a g e n t 来规划、抽象这样的系统。通常，人们将这种由多个a g e n t 组成的系 统称为多a g e n t 系统( m i l l t i a g e n ts y s t e m ，m a s ) 1 7 1 这些成员a g e n t 联合起来，相互 服务、相互协同，共同完成某些相对复杂、一般单个a g e n t 难以实现的目标【3 4 】。 g e n e s e r e t hp 习则从另一个角度阐述了研究m a s 的意义，通过多种a g e n t 技术将丰 富的“孤岛型”信息资源集成起来，以增加软件的总体价值。通过综合n w a n a 和m i c h a e l p 6 1 两人的观点，开展m a s 研究具有如下意义【3 7 】： 1 ) a g e n t 具有独立性和自主性，能为解决给定的子问题自主地进行推理和规划并选 择恰当的策略，影响周围的环境； 2 ) 由于m a s 是一个分布式系统，所以具有良好的模块住、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 ) m a s 不仅基于a g e n t 之间的互操作和合作，而且注重“遗产”信息资源的利用。 因此，不仅可以协同解决大规模复杂问题，而且可以保护用户投资，减少开发费用； 4 ) 在m a s 的实现过程中，不追求单个、庞大、复杂的体系，面是按面向对象的方 法构造多个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； 5 ) a g e n t 之间相互通讯，彼此协调，并行地求解问题，因此，能有效提高问题求解 效率； 第2 章基于多a g e n t 的d c r a 模型研究 6 ) 应用范围扩大。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； 7 ) m a s 的分布式结构使得整个系统具有很强的鲁棒性和可靠性。当系统中某一 a g e n t 发生故障时，整个系统不会崩溃甚至不会导致性能显著下降。构造m a s 的关键 是a g e n t 之间的通信和协调。最具影响力的a g e n t 之间通信语言当数在a r i a ( 美国国 防部先进科研项目管理署) 的努力下完成的a c l ( a g e n tc o m m u n i c a t i o nl a n g u a g e ) 语 言，它由词汇、内部语言一一k i f ( k n o w l e d g ei n t e r c h a n g ef o r m a t ) 和外部语言一- - k q m l ( k n o w l e d g eq u e r ya n dm a n i p u l a t i o nl a n g u a g e ) 组成【3 8 1 。 2 3 基于多a g e n t 的d o r a 模型 化学品风险评价是一个人为的技术过程，它既应含有待评价对象的特征、指标体系 等相对客观的因素，也应包括评价者的评价目的、偏好等主观因素，并且需要系统中各 种资源相互合作，以实现系统目标。这种合作求解是人类社会中一种普遍和重要的解决 问题的方式。多a g e n t 模型作为一种动态的问题求解方式，在一定规则范围内，将问题 分解成自主的a g e n t ，不同的a g e n t 通过协作共同完成某些任务，这为我们提供了一种 很好的合作求解的途径。 面向a g e n t 的软件开发被普遍认为是继面向过程、面向对象后的种新的软件开发 范式，它可以更确切地描述复杂的并发系统的行为。与面向对象的方法一样，它是观察 客观世界并解决问题的一种方法，具有较强的自我控制的特点，比被动对象和主动对象 具有更好的封装性和模块性，它能以一种更自然、速度更快、效率更高的方法解决现有 问题1 3 7 , 3 9 1 。a g e n t 能够以灵活的、上下文有关的方式与外界进行交互，将一个大而复杂 的问题分解成许多较小并且简单的问题，使问题得以简化。当问题领域涉及大量不同的 问题求解实体( 或数据源) ，而这些实体在物理或逻辑上又是分布的，并且需要相互协 作以解决公共问题时，面向a g e n t 的技术为此类问题提供了非常自然的建模方法：现实 世界的实体和他们之间的关系可以直接映射成具有问题求解能力的a g e n t ，他们拥有自 己的资源以及协作求解问题的交互能力、推理能力，可以被人格化，以反映用户的偏好。 基于多a g e n t 的危险化学品风险评价模型研究 综合各方面因素考虑，本文采用面向a g e n t 的方法进行建模，通过界面( 交- i f ) a g e n t ， 可实现人机智能结合，为人和机器的双向通信提供友好交互、自然对话的条件，可以充 分利用各种主、客观知识和信息，提高人机系统的综合智能水平；构造评价方法a g e n t ， 可以实现模型与数据、模型与方法的集成，实现共享与重用。通过拥有不同专业知识的 a g e n t 的合作，可以简化复杂问题，并提高处理问题的速度。 2 ，3 1 多a g e n t 建模步骤 多a g e n t 建模一般分成以下几个步骤 4 0 , 4 1 1 ： ( 1 ) 个体a g e n t 的划分。 首先确定系统总的目标和功能，对系统的功能进行划分，并将分解后的功能分配给 相应的a g e n t 。对于不同的系统，需要的a g e n t 的类型也是不同的。在任务分解后，可 以确定系统所需要的a g e n t 的种类以及每种a g e n t 的功能，并根据系统需要确定每种 a g e n t 的数量。 ( 2 ) a g e n t 静态结构的建模。 对于系统中的各a g e n t ，分析和设计a g e n t 的基本结构，并根据需要将其分别设计为 认知型、反应型或混合型。根据各a g e n t 需要实现的功能，抽象出各a g e n t 的目标、知 识和能力。 ( 3 ) a g e n t 动态行为的确定。 动态行为一方面侧重于a g e n t 的交互行为，另一方面着重于描述每个a g e n t 内部思 维状态，这两方面在本质上是统一的。a g e n t 的外部交互行为可分为a g e n t 通信，协商、 协作和冲突消解等，而内部状态通常用推理机制来描述。 2 3 2d o r a 模型的建立 在本文中，风险评价中危害性分析的目的是通过对评价对象进行危害识别和分析， 争取筛选出最大可信事故及确定其源项，为其后果估算、安全管理以及事故的应急反应 行动提供依据和基础资料。对于长江流域来说，其主体风险源应包括该流域内船舶载运 的所有的有害有毒物质。鉴于长江流域内船舶载运有害有毒物质多样性和复杂性，对有 害有毒物质的危害等级划分和评价标准在国内外还没有统一的规定，常常是根据化学物 第2 章基于多a g d x t 的d c r a 模型研究 质的种类、使用目的和场所等不同而采取不同的等级评价标准 s l 。为了避免有害有毒物 质危害性分级的局限性，结合长江流域内船载有害有毒物质及其污染事故发生特点，充 分考虑运量因素，并综合有害有毒物质的燃爆性和环境毒性两个方面，对化学品的危害 性进行综合评价，并按照规定的原则进行优先管理排序。 综合考虑以上影响因素，本文提出建立如下评价模型： 图2 1d c r a 模型 f i g 2 1t h ed c r a - t o d e l 目标确立 制约因素 评价过程 协调机制 本模型在综合考虑货运量、a b c d e 标准和n f p a 标准等制约因素，在一定的协调 机制之上，对危险化学品进行综合评价并进行排序。在此基础上，运用基于多a g e n t 的 建模思想，可以将各种评价方法抽象成为不同的a g e n t ，这些a g e n t 之间的相容性、工 作原理以及对综合评价结果的调整策略将在后面的章节中详细论述。 基于多a g e n t 的危险化学品风险评价模型研究 2 3 3a g e n t 的抽取与协作 在系统评价过程中，采用面向a g e n t 的编程方法，并不需要把所有的实体都抽象成 为a g e n t ，而是将自主性和智能性特点比较明显的实体用a g e n t 来实现。为了实现目标， a g e n t 应具有以下几方面的能力： ( 1 ) 通讯能力：a g e n t 能与其他外界进行通讯，感知或接受、发送信息，获得任务 或输出结果等，并进一步形成合作。 ( 2 ) 人机交互能力：a g e n t 与人交互可获得任务。输出结果，还可得到人的一些帮 助信息，以更好的执行任务，实现目标。 ( 3 ) 事务处理能力：执行任务主体的能力，在任务的执行过程中要利用事务处理 方法和一些辅助方法。 ( 4 ) 相互合作能力：m u l t i - a g e n t 系统中，一个a g e n t 能与其他的a g e n t 进行通讯， 可以获得或提供帮助，形成合作。 ( 5 ) 推理、决策能力：为了实现目标，a g e n t 必须具有利用知识和一些信息进行推 理、决策的能力。推理和决策将指导a g e n t 的整个过程的运行。 ( 6 ) 学习能力：一开始a g e n t 处理事务的能力并不是很强，目标也不是一次任务 的执行就能达到的，必须在多次任务的执行过程中不断地总结经验，即a g e n t 要有学习 的能力。有了学习的能力，a g e n t 才可以适应动态环境的变化，并逐步提高实现目标的 能力。 通过分析优化，具体到d c r a 模型中，根据上述原则，我们可以提取出的主要的 a g e n t 实体有：d c r a 评价方法a g e n t 、d c r a 指标体系a g e n t 、d c r a 综合评价a g e n t 和d c r a 排序a g e n t 。对于其他实体，由于不需要具有太多的智能性和自主性，只需要 使用一般的对象来表示即可。作为一个计算机系统，还需要一些功能型的a g e n t ，包括 d c r a 交互a g e n t 和d c r a 管理a g e n t 等。下面将对这些a g e n t 的工作流程进行详细介 绍。 第2 章基于多a g e n t 的d c r a 模型研究 2 3 3 1d o r a 交互a g e n t 交互a g e n t 是一种增强用户与应用系统之间交互的计算机程序，一方面，它可以通 过用户的日常操作或对a g e n t 所提问题的回答，建立对用户爱好的“感觉”，并主动根 据用户的爱好对信息进行检索与过滤，根据用户的利益为其提供帮助；另一方面，交互 a g e n t 还可以将用户的定性输入解释为应用系统内部的精确指令，以便驱动系统的运行。 在本系统中，d c r a 交互a g e n t 表现为人同系统进行交互的界面，利用它人们可以 浏览、查询和维护数据，查询其他a g e n t 的信息，调用评价方法模型并得出评价结果。 在用户对系统的使用过程中，d c r a 交互a g e n t 能从与用户的信息交互中学习到用户的 常用任务以及个人偏好，作为系统的默认设置，并将系统处理后的信息以用户喜欢的方 系统环境 图2 2d c l c a 交互a g e n t 的结构 天 基于多a g e n t 的危险化学品风险评价模型研究 式传递给用户。对于d c r a 交互a g e n t ，既需要对简单的情况迅速做出反应，又要具有 知识学习能力，属于混合型a g e n t 。它的工作模式如下图所示： 其具体的工作流程如下： ( 1 ) 用户登录，确认用户和口令； ( 2 ) 选择此次操作的评价对象即风险源类别，针对不同的评价对象，系统自动检 索相应的信息，为评价提供支持： ( 3 ) 若为新用户，则提示用户选择其对系统的熬悉程度、知识背景、喜好的界面 风格等，并根据选择结果建立用户的初步模型；否则在用户模型库中查找得到其用户模 型； ( 4 ) 根据用户模型，确定d c r a 交互a g e n t 的工作方式。用户按d c r a 交互a g e n t 提供的输入方式录入信息，包括数据信息和一些定性信息等； ( 5 ) 根据系统模型，触发适当的a g e n t ( 如d c r a 管理a g e n t 、d c r a 评价方法 a g e n t 等) ，由它们相互协作完成相应的评价功能； ( 6 ) 接收其他a g e n t 传送过来的处理结果，按照一定的输出方式输出结果，并可 根据需要提供系统过程中形成的解释文件； ( 7 ) d c r a 交互a g e m 提供信息反馈功能，由用户对所提供的界面形式的各个方 面进行评价，交互a g e n t 记录反馈情况，并根据记录调整用户模型库 2 3 3 2i 0 r a 管理a g e n t 管理a g e n t ，又可以称为服务a g e n t ，是系统中第一个运行起来的a g e n t ，其他a g e n t 加入系统都必须向它注册。注册的信息包括a g e n t 名字、地址( 它所处的网络计算机名 或地址) 、a g e n t 的类型及其主要的功能。利用这种方式，评价过程所需的各种评价模 型a g e n t 可以被方便地加入系统，并能随对进行维护。它还提供关于a g e n t 这些信息的 查询功能，使一个a g e n t 能够通过查询找到合适的通讯合作对象。这些功能是通过维护 一个包括所有a g e m 信息的全局字典来完成的。在这个字典中除了存储a g e n t 的信息， 还有两类各个a g e n t 愿意公开于其他a g e n t 共享的知识。一类是a g e n t 内评价问题及其 解决方案的简要信息；另一类是a g e n t 内置式资源的简要信息。同时，当一个评价问题 第2 章基于多a g e n t 的d c r a 模型研究 无法由一个评价模型a g e n t 完成时，管理a g e n t 还要协调多个a g e n t 共同完成评价。在 有些系统中，专门设置了一个协调a g e n t 来完成这项任务，而在另一些系统中则认为由 于管理a g e n t 掌握了各个a g e n t 的信息，只要再加入有关任务协调的功能，管理a g e n t 完全就可以充当这个角色，本文中采用后一种形式，这样可以简化系统，减少系统运行 开销。d c r a 管理a g e n t 的结构如图所示： 图2 3d c _ i i a 管理a g e n t 的结构 f i g 2 3t h es t r u c t u r eo fd c i l am a n a g e m e n ta g e n t d c r a 管理a g e n t 的工作流程如下： ( 1 ) 在接到d c r a 交互a g e n t 提出评价请求后，首先权限模块负责检查请求方是 否有足够的权限来要求这项服务； ( 2 ) 请求通过后，协调模块首先检索全局字典，判断该阔题是否可以由单个a g e n t 单独完成，如果可以，则通过通讯模块将该问题传递给此a g e n t ；如果不行，则根据全 局字典中的信息，将任务分解，由多个a g e n t 来协作完成； ( 3 ) 在此过程中，学习模块可以学习协调过程，获得与知识资源和问题解决方案 基于多a g e n t 的危险化学品风险评价模型研究 使用情况相关的信息，并存放在全局字典中。 最初的协调是根据在全局字典中存放的初始信息，在专家的指导下进行的。随着协 调次数的增多。学习模块将协调过程的历史数据加以整理存放到全局字典中，所需要的 人工干预也会越来越少。 2 3 3 3d c , r a 指标体系a g e n t d c r a 指标体系a g e n t 主要负责对系统指标体系内容进行增、删、改等维护和管理， 并负责从系统数据库中搜集相应的指标取值。 2 3 3 4d c r a 评价方法a g e n t d c r a 评价方法a g e n t 是由一种定性或定量评价方法封装而成的a g e n t ，是执行系 统评价的主体，主要的优势体现在其智能性、自主性。每个评价方法a g e n t 都可以根据 用户对某一或某些指标的赋值，来决定是否接受评价任务，自主地或在用户干预下完成 国2 4d c r a 评价方法a g e n t 的结构 f i g ，2 4t h es t r u c t u r eo fd c i c ae v a l u a t i o na g e n t 第2 章基于多a g e n t 的d c r a 模型研究 评价过程，并将处理结果传送给提出请求的用户或管理a g e n t 。因此采用混合型的a g e n t 结构。 其具体的工作流程如下： ( 1 ) 接受用户或管理a g e n t 的r e q u e s t 请求，将所需要的参数信息传递给d c r a 交互a g e n t 并由其显示给用户； ( 2 ) 接收d c r a 交互a g e n t 传来的用户对指标参数的赋值，分析其中的指标及参 数是否完整可靠，并查找相应数据库补充不完整的信息； ( 3 ) 执行评价操作，得到评价结果； ( 4 ) d c r a 评价方法a g e n t 将结果通过d c r a 交t j a g e n t 传送给d c r a 管a g e n t 。 在此过程中，为了便于进行计算结果的麸