（管理科学与工程专业论文）基于multiagent的技术性贸易壁垒预警预测系统构建.pdf

a bs r 玎r a c t w i t hc h i n a se n t r yi n t o 、】旷m ，a n dt h ea c c e l e r a t i o no f9 1 0 b a i i z a t j o o fw o r l d e n o m ya n dt r a d e ，t c c h n i c a lb a r r i e 璐t ot r a d c ( n 玎) h a sb e m et h cm a j nb a r r i c ri n c h i n a se x p o r t ，柚ds i t u a t i o ni sg f o w i n gm u c hm o r es e f i o u s l yb yt h ey e a f w i t ht h ei n n u e n c co f1 r i 玎舶m0 t h c fc o u n t “c s ，c h i n a se x p o r tp r o d u c t sh a v e b c e nb a i c a d e d ，c h i n a se x p o r tc n t c r p r i sh a v eb e e n 咒s t f i c t e d ，a n dc h i n ah 粥 s u f f e r c dg r c a tl o 鹞t 1 i cm a i nr c 踮o nf o ra l lt h e1 0 s si s 恤ci l l i n f o 咖o fd o m c s t i c e n t e r p r i s c s d o m e s t i c 明t c r p r i s e sh a v ef c wk n a w l c d g ca b o u tt h ct c c h n i c a ls t a n d a r d s a n dl a w sw h i c ha r cg o i n gt oc o n s t “u t c ，c o n s t i t u t i n go fh a v ea l r e a d yt a k c ne 矗- e c ti n i m p o r tc o u n 仃i c s ，s ot l i e ya r cs l o wi nr c a c t i o nt oa v o i dt b t e v e nm j s st h eo p p o r t u n i t y t od o t h i s s o i t ，sa n u r g c n t t a s k t ob u i l da ne a r l y w a m i n g 锄da i c r ts y s t e m t oc o i l c c t 吼dt m c kf o r e i 朗t b td ”a m i c s t 1 l i ss y s t e mw i hp r d m o t ee n t e r p r i s c s a b i i i t yt of i n d t l i cp o t e n t i a in 玎w a m i i i gm u c he a r l i e r s 0t h a tt h cl o s sc a nb cd e c r e 硒e dt ot h el e a s t m u l t i a g e n ts y s t e m ( m a s ) i sal o o s cc o u p l i n ga g c n t 舱t 、o r k ，锄dt h c a g e n t s c a ns o l v et h ep r o b k mc x c c c d i n gc v c r ys i n 舀ea g c n t ，s a b i l j t yb yc 0 0 p e t a t i o n m u l t i a g e n ts y s t e mi sa u t o n o m i c ，d i s t r i b u t e da n d 0 f d i n a t i v e i th 弱t h ca b i l i t yo f s e l f - 0 唱a i l i z i n 舀l e a m i n ga n dr e a s o n i n g s 0w ec a nm a k ef i i l lu s eo fa g c n t s c h a m c t e d s t i c s ，s u c h 硒i n t e l i 远e n t ，c 0 0 p c r a t i v ea n da d a p t i v c ，a n db u i l dar c l i a b l c ， n “i m e ，a n dc x t e n s i b l e r l yw 姗i n g 柚da i c ns y s t e mf o rt b tw i 也m u l i i - a g c n t t c c h n i q u c h t h c f i c l do f t b t ，m e r e 玳m 勰ye a d y w 锄i n g 姐da l c ns y s t 锄s n e 村i ya l l t h e s es y s t 咖sa d o p tw e ba r c h i t e c t u r e ，a 1 1 dt h ei m p l c m e n t a t i o no fe a r l yw a 鞠纽g f u n c t i o nm c r c l y n d st b r r c i a t e dd o c u m 曲t s 蛐dl a w st 0e n t c r p r i - u s c r s s ot h i s l 【i n do fs y s t c m sh a s 伍u l t ，卸di sl a c ko fi n t c l l i g c n c e f u n h c 册o r e ，t h o u 曲 m u l t i a g c n t t e c h n i q u eh 嬲s om a n y 印p i i t j o n s ，i th a sn e v e r b e e na p p l i e dt o1 1 3 t a 置t e rm a _ k i n gd c c pr 瞄e a r c ho no n eo fa g e n td e v e l o p m c n tf r a m c w o r k s j a d e ( j a v aa g e n td e v e l d p m e n tf f a m e w o r k ) ，w ep r o p o s e df o rt h ef i 体tt i m et h e m e t h o do fa p p l y i n gm a st oe 盯l yw a m i n ga i i da l e r ts y s t e mf o rt b t w h j c hc a i im a k e f u l lu s eo fa g e n t s i n t e i “g c n c e ，c o 叩e m c i o n 锄ds e i f a d a p t a t i o n ，a 1 1 dp r o m o t et h c s y s t e m sn e x i b i l i t y _ a l s o ，w ed e v e l o p e dp m t o t y p es y s t e mf o re a r l yw a m j n ga n da l e n o ft l ，t ：a n dp r o v e dt h ee f f c c t i v e n e s so f s u c has y s t e m k e y w o r d s ：t c c h n i c a lb a “i e 晤t ot f a d e ，e a f l yw a m i n ga n d a l e r t ，m u l l i - a g c n t ，j a d e 够增加供应链系统的灵活性，提高供应链系统的运行效率1 1 4 j ，n i r u p a mj u l k a 等利 用a g e n t 模拟企业中的实体( 企业以及内部部门) ，对象代表企业中的物料和信息 流，来分析供应链中出现的不同问题l 巧l 。a g c n t 技术在电子商务方面的应用中， b o i tk l o u p 研究了基于a g c t 的卖方最优竟价策略i ，常杰等在研究政府采购 和电子商务的基础上，建立了m u l t i a g c n t 技术在g 2 b 中的应用模型给出了评标 和投标的策略以及安全认证方梨竹j ，j a eh e o np a r k 等提出了( b u s i n e s st o b u s i n e s s ) b 2 b 模式下基于a g c n t 的商品管理系统，实现商品和品牌价值的评估， 比较，选择以及遗弃等，该商品管理系统具有高效性和自治性，能够有效降低库 存，提高利润水平1 1 8 1 。a 鼬n t 技术在军事领域的应用中，尹全军等通过对作战仿 真系统的模型组成和特点的分析，研究了基于多a g c n t 的战场角色建模方法，设 计了一种面向战场角色建模的通用a 鲥吡体系结构【1 9 1 ，熊焰等提出了基于移动 a g e i l t 的分布式炮兵自动化指挥系统l 刎。h h l d a g c n t 技术在生产制造领域的应用 中，李莉等基于m u n i - a g c n t 技术，提出了芯片制造生产线动态调度新方法，实现 了投料调度、工件调度与设备维护调度的集成【2 ”，j i h a dr c a i d y 等给出了一个基 于m u n i a g e n t 的异构复杂生产控制系统。提高分椎式生产系统的效率网。姆n 技术在经济学模拟的应用中，高宝俊等利用a g e n t 技术，针对连续竞价市场建立 了一个基于a 鲫t 的股票市场仿真模型，研究了微观个体行为对涨跌幅限制政策 实施效果的影响，为政策设计与评价提供一种新的方法【删，s 卸g - c h u ls u h 等把 m u l t i - a g e n t 技术应用到经济学的n a s h 均衡中，提出了n a s h 均衡中的竟价模型【川。 a g e n t 技术在算法设计领域中的应用 【9 l b e l p a d t t 等证实了把m u l t i a g c n t 技术应用到牛奶场牧 群管理信息系统中支持分布式决策的可行性，指出实现该系统的关键在于通用 0ntology库的建设和行业内标准通信语言的确定i埘，0ba盯ctcau等通过使用 m u l t i a g c n t 技术从理论上模拟农业灌溉系统，提出了良好适应性的农业灌溉系统体系结构，并通过模拟证明塞 于塾雾田爨群算法来处理襁；辫动态调度匝露日9 ：积翳到a 墼蓥翔型硼斟眸】臭j 擎 pi。薹体；的蚁群算法来处理机群动态调度问题的方法，利用m a s 模型可以解决各 个主体的通讯和协调，优化调度配比i 冽。a g e n t 技术在交通系统建模的应用中。mi c h e l l e c h a b r o l 等针对城市交通系统管理控制的复杂性，利用u m l 作为建模语言 ，采用多a g c n t 技术对城市交通控制系统进行了建模p ，陆小芳等基于a g e n t 技术，对城市交通信号进行了多a g c n t 协调控制研究【3 l l ，f l 州i e nb a l b o 等给出了一 个基于m u l t i - a g e n t 的公共交通线路事故模型，该模型使 t a t a i a 等把a 鲇n t 技术应用到核反应堆群的控制中，基于m u l t i - a g 印t 的核反应堆控 制系统能够有效地解决核反应堆控制系统中的非线性和高复杂性刚。 从上面可以看出，目前m u a g e n t 技术已经应用到了很多科学研究领域， 从虚拟企业到化学设备控制领域，并取得了一定的理论成果和实物系统。而且。 这些应用最为明显的一个特征可以归结为：充分利用m u l t i a g c n t 的智能性、分 布性和合作性对复杂系统进行分解，完成对复杂系统的建模，从而来指导应用或 直接用于应用。 尽管m u l t j a g e n t 技术得到了广泛的应用，但是，国内外暂时并没有把 m u l t i a g c n t 技术应用到贸易领域的预警预测中。技术性贸易壁垒预警预测系统 本身也是一个复杂系统，利用m u i t i - a g c n t 对其建模并构建系统，可充分利用 m a s 的优势，实现有效的预警预测。本论文把m u l t i a 萨n t 技术应用到技术性贸 易领域的研究工作是崭新的，具有开创性和现实意义。 1 3 预警方法研究进展分析 在预警领域，有许多预警算法，王明明等用图谱法，即利用逻辑图形( 即进 口产品价格变化图，国内同类产品价格变化图以及市场份额变化图1 的方法进行 预警，它是以数据分布和逻辑判断为基础的动态直观的预警方法1 3 5 1 。王文平， t a ey o o nk i i i l 等分别利用人工神经网络进行预警，王文平建立了税收神经网络预 警系统，克服了传统的警限预警和多元线性回归预警方法存在的缺陷，该系统具 备有效的预警能力，且具有学习功能l ，t a c n 嵇m 等侧重于对a n n ( 圳f j c i a l i l l t c l l i g e n c cn e t w o r k ) 的训练，以实现对经济危机的较好预警，并构建了韩国的经 济危机预警系统【”。王慧敏等提出了流域可持续发展分析的新思路系统动力 学预警方法。并结合实例进行了分析研究；建立了流域可持续发展预警模型，为 流域制定发展规划、调节各项政策提供了理论及方法、依据和决策支持1 3 8 j 。傅俊 元等运用层次分析法确定各指标的权重在科学合理制定各预警指标评价标准的 基础上，采用通行的指标评分法对集团企业的财务风险进行综合评估，确定企业 所处的财务风险级次，从而实现对企业集团财务风险的有效监管和控制( 删。 x i a o q i n g ( f r a n k ) l i u 等提出了基于模糊逻辑的预警系统，并实现了该系统，能够 有效地对软件风险预警f 删。w d mk u m a r 提出了一个预警系统去预测农业干旱 时期珍珠粟的产量，建立了两个多维线性回归模型：一个是用来在收获前一个月 预测产量的中间预警模型；一个是用来在收获前估计产量，具有较好的预测效果 卜“。s e r p i lc a n b a s 等用主成分分析法去获得银行基本的财务指标，在这些指标基 础上建立预警模型1 4 “。 从上面可以看出，这些预警方法基本可归为两大类：传统统计模型和人工智 能模型。人工智能模型中以神经网络方法为代表。1 1 8 1 产生原因的复杂性决定了 一般常规性的预警方法无法完全满足其需求。统计模型预警方法主要针对定量经 济指标，通过设定警义、警兆指标的警限，以及报警区间或建立模型来进行预警， 能够较好地涵盖可玎产生的经济因素，但是无法涉及到技术、政治等其他因素。 应用这种方法建立的预警系统是离线和非实时的，其预警信息是间接获取的。应 用人工神经网络方法的预警系统可以实时预警且具有自学习功能，能够处理高度 非线性模型，但是仍然偏重定量经济指标，无法处理定性指标，不能解释所得到 的结果，而且相同的输入数据不能保证相同的输出结果【矧。为了解决上面系统的 不足，本论文将基于案例推理方法引入t b t 预警预测领域，针对1 r i 玎自身复杂性 的特点，综合考虑1 町产生的原因，设计案例库、推理规则。并与m u l t i - a g c n t 平台技术相结合实现1 r i 强的预警功能。通过我们开发的原型平台进行实验，这种 方法是行之有效的。 1 4 技术性贸易壁垒预警系统现状 在技术性贸易壁垒的预警预测领域，国内首个技术壁垒预警机制已于2 0 0 4 年五月在深圳市正式推出。该数据库系统涵盖自2 0 0 3 年1 月1 日以来的所有w 卫d 1 1 3 t ( 技术性贸易壁垒) 、1 o s p s ( 植物检验检疫措施) 的通报，并针对 通报对深圳市产品的不同影响程度，补充了相应的培训、参考资料等栏目。企业 一经注册，可在系统的空间中查询到企业所关心的产品及国家的通报信息，并可 以浏览一系列全面、详尽的参考资料；同时，该数据库系统的自动预警机制平台 将自动为企业提供电子邮件、传真等方式的预警通知送达服务，减少企业在茫茫 互联网搜索的麻烦i 州。该系统虽然实现了技术性贸易壁垒的预警，但是有如下缺 点： ( 1 ) 该系统不具备智能性。该系统通过人工收集的方式向数据库中添加1 r i 玎 规则，效率低下；该系统的预警机制仅仅是把1 r i 玎相关规则和文档发送给企业用 户，由企业根据自身情况判断是否采取警戒措施。 ( 2 ) 该系统仅仅实现了1 1 玎的报警机制，并没有实现预测功能。功能上有欠缺。 在技术性贸易壁垒的预测预警系统中，采用m u l t i a g c n t 技术，能够有效提高 系统的智能性。从w t 0 厂r b t 咨询站点上自动获取t b t 规则和文档，并能够根据 一定的指标对企业出口产品是否处于报警、警告、关注和无警【4 s j 进行智能判断， 在无警情况下通过一定的预警预测算法对企业产品1 1 3 t 的未来趋势进行判断，以 使企业能够对即将出现的“报警”有一定程度的预见，做好相应的准备。所以， 本论文对基于m u l t i a g c n t 的n 玎预警预测系统的研究具有重要意义，将显著改善 现存技术性贸易壁垒的监测预警功能，增强系统的灵活性和可扩展性 1 5 研究内容和重点 本论文针对技术性贸易壁垒的特点，通过对m u l t i a g c n t 技术的研究，实现 对耶t 有效的预警预测。 研究中，通过对现有多种常用a g c n t 开发平台的比较( z e u s ，i b m a g l c t ，j a c k ， j a d e 等1 ，最终确定j a d e 作为该系统的开发平台。在对j a d e 平台进行深入研 究的情况下，结合j a v a 开发技术，构建玎预警预测平台。 系统中主要分为三大模块：1 1 b t 相关情报收集，预警算法研究和原型系统架 构。耵玎相关情报收集采用了w 曲s p i d e r 技术，通过对n 玎相关站点的实时监 控，从而获取最新的预警基础数据来源；通过对多种预警算法的比较，最终选用 基于案例推理的算法来实现预警预测；原型系统的体系结构是本论文的重点，包 括如何在j a d e 平台上构建各种类型的a g e n t ，各种a g c n t 的功能划分，以及系 统最后的功能实现。 1 6 研究框架 本论文主要通过文献研究国内外1 1 玎的现状与发展趋势，针对t b t 的特点， 采用系统建模和软件工程的方法，把r n 玎思想融入到计算机系统中，从而实现 对t b t 的预警预测。研究框架如下图1 1 所示。 1 7 本章小结 本章首先阐明了本论文的背景， x 筘2 币m u l t i a g c m 技术 ( i n t e n t i o n ) ( b d i ) ，在没有外加控制的情况下，自行决策，采取自主行为。 ( 2 ) 主动性( p r o a c t i v c ) ：能根据内部状态和外部环境，采取面向预定目标的行 为。 ( 3 ) 反应性m c a c t i v i t y ) ：智能a g e n t 可以感知他们的环境t 并可以对环境发生 的变化以及时的方式做出反应，以满足他们的设计目标。 ( 4 ) 适应性( a d 印t a b i l i t y ) ：能够根据经验学习和改进。 ( 5 ) 社会性( s o c i a l i t y ) ：能够进行交互，通过互相通讯，分工合作，协同求解， 组成多a g e n t 社会群体，共同完成预定的任务。 ( 6 ) 移动性( m o b j i i t y ) ：能够从一个地方移动到另一个地方执行任务，包括获 取信息，查询数据，传递消息，提取知识，采取行动等。 2 3m u l t i - a g e n ts y s t e m m u m 姆n ts y s t c m ( m a s ) 的数据和资源是分散的，每个a g c n t 对于所要完成 的任务拥有不全面的信息或能力，不存在全局的控制系统，任务的执行和计算是 异步的。m a s 主要研究整个m a s 活动中各a g e n t 之间的相互作用如何产生、每个 a g e n t 成员的推理和行为决策如何考虑系统或环境中其他a g e n t 的存在、a g e n t 成 员的目标和行为之问可能的冲突监测和协调以及任务和资源的划分、分配和管理 等。 m a s 的核心是“局部运作、全局共享”。m a s 具有如下典型特性： ( 1 ) 高层次的群体交互。m a s 可以描述复杂的群体交互模式，如合作( 为了共 同目标一起工作) 、协调( 具有多个不同目标的多个a g c n t 对其目标、资源等进行 合理的安排，以调整各自的行为，最大限度地实现各自的目标) 、协作( 多个a g e n t 通过协调各自的行为，合作完成共同的目标) 、协商( 所有参与交互的各方达成 都可以接受的协议) 等。多个a g c n t 的交互通常是通过更高层次的a g c n t 交互通信 语言( 如a c l ( a g e n tc o m m u n i c a t i o nh n g u a g c ) 语言) ，在知识层面进行的。多a g c n l 的交互是一种柔性交互，需要在系统运行时，通过对环境的观测来进行。 ( 2 ) 丰富的关系和结构。m a s 中a g c n t 问以丰富的关系相互耦合，进行群体协 作，从而形成丰富的系统体系结构，并且这种关系和结构可以随着a g e t i t 问的交 互不断演化。 ( 3 ) 每个姆n t 只拥有部分的，不完备的信息或者只具有求解部分问题的能 力。因此，每个a g e n t 的视野是有限的。 ( 4 ) 控制是分布的。不存在全局控制。 ( 5 ) 知识、数据、资源是分散的。 2 4a g 锄t 通信及语言 在m a s 中，由于知识、信息和数据的分散性或分布性，以及a g c n 【之间的协 作性、协调性，a g e n t 之间的通信是必不可少的，a g e n t 通信是多a g e n t 系统中的 一个关键问题。a g c n t 之间的通信能力是其自主性的基础、社会性的体现，是其 学习能力的工具，是a g e n t 与其环境( 包括其他a g c n t ) 进行协调、交流、合作和竞 争的基础【4 叭。 2 4 1a g e n t 通信模式 在m a s 中，a g e n t 之间的通信模式通常有五种，分别为；无通信、消息传递、 方案传递、黑板和a l ；e n t 通信语言等。 ( 1 ) 无通信( n oc o m m u n i c a t i o n ) 模式：a g c n t 通过理性思考和推理而不是以通 信的方式，得副其他a g c n t 的任务或计划。这种模式适合于姆n t 目标之间没有实 质性冲突的情形。显然基于这种通信模式的a g c n t 系统是一个紧密耦合的系统， 各a g e n t 之间或者都是完全“透明可见”的，或者它们需要不断地思考和推理其 他a 甚e n t 所有的行动计划，而后者则可能带来并发理性推力的很高的计算复杂度。 这往往造成系统实现困难、性能降低、系统功能和规模不易扩展等限制和缺点。 因此，这种系统基本上不具备a g e n t 系统的优越性。 ( 2 ) 消息传递( m 岛髓g cp 惦s i n g ) 模式：这是目前软件系统( 尤其是面向对象系统) 中常用的传统方法，例如：( 远程) 过程调用、( 远程) 函数调用等。a g e n t 使用 一组事先约定的格式和规则通过消息相互传递计算请求和处理结果。当特定状态 出现或预先定义的事件发生( 如a g e n t 收至其他a _ g 髓t 发来的消息，或者a g c n t 感 知到环境的某些变化) 时。这些规则就会被激活，a g c n t 于是采取相应的行动。 该模式通常都以某一方a g c n t 为“服务中心”，其他a g e n t 都想该中心请求服务。 其优点是高效、可支持分布式计算和移动计算；但缺点是不灵活、不便于扩展以 及不利于a g e n t 合作等。 ( 3 ) 方案传递( p l a np a s s i n g ) 模式：在相互合作的a g e n t 之间，一方通过给对方 传递其整个任务方案，相互取得对问题的一致理解和相应的解决方案。这种模式 常见于分布式计算应用中，尽管它可使a g c n t 的合作求解比较容易实现，但它却 又很多缺点。比如：传递方案带来的时空歼销较大：传输过程易出错；不灵活； 无法在状态多变、不确定的现实环境下应用等。 ( 4 ) 黑板( b i a c k b o a r d ) 模式：黑板喻指一个可供a g c n t 发靠信息、公稚处理结果 和获取有用信息的共享区域。浚模式也常用于分布式问题求解。和方案传递相比 它提供了比较灵活，迅速和高效的通信方式，但由于a g e n t 个性的不同，知识库 及计算能力有异，要求它提供灵活的公用信息处理机制。 以上四种模式都有一些共同的缺点，即它们都不能或很难明确表达问题空间 的语义和a g e n t 通信的语义：它们都需要与a g e n t 自身的求解逻辑融合成一体才能 实现通信任务。显然，这是不利于支持a g c n t 系统的灵活性、可扩充性和异构性 的。 ( 5 ) a g 锄t 通信语言( a c l ) ：一般而言，a c l 是一种包含专用于支持多a g e t 之间协调、协商和合作等活动的通信命令和有关结构的高级语言，这些通信命令 和结构又有一些所谓“子语言”系统，它们分别定义通信内容、消息参数( 如发 送方、接受方等) 和发送方关于通信内容的观念、态度以及企图达到的目的等。 a c l 一般都有个性化的心态状态语义，这一点和传统的用于分布式对象交互的一 些协议相比要复杂的多，并且还很难刻画和推理。另外，构成一种a 1 的不同子 语言分别应有足够精确的语法、语义和应用方面的定义和表述，以便支持a 弘n t 系统的开发性和可扩充性。a g c n t 采用该模式进行通信，须具备下述前提条件： 可靠的信息传输媒介：a g c n t 寻址机制：通信的起因；a g e n t 通信语言；内容定义 语言等。 a g e n t 的通信可以从逻辑上划分成三个不同的层次，从上到下依次是：会话 层、通信语言层和传输层。首先，传输层指实现数据信息传输的协议和有关机制， 如：t c p 口、u d p 、u 兀p 、s f r p 、i i o p 等。通信语言层则指a g e n t 赖以表达关 于通信内容的观点或态度并将其传输给会话方的一种媒介或工具。a g c n t 可以就 某些特定问题提出请求、查询、声明、通知或作出回答等。最后，会话层包括 a g e n i 用以管理整个会话过程的结构、规则和有关的会话策略。 2 4 2k q m l 和f 1 p i a a c l k q m u k | l o w l e d g cq u c r y 卸dm 卸i p u l a “加l a n g u a g e ) 和f l p ：a - a c u f i p a a g c n tc o m m u n i c a t i 咖胁g i l a g c ) 是目前流行的两种a g e n t 通信语言【4 9 】。 k q m l 提供了一种在m a s 中交换知识和信息的语言，它首次出现在1 9 9 3 年， 后来又进行了些修订和完善，已经被应用在些a g c n t 系统中，k q m l 是由4 1 条所谓的通信原语( p c r f o n n a t i v c ) 组成的个可扩充的通信原语集合，这些原语由 三层不同的属性组成，分别是：内容层、通信层和消息层。k q m l 的语法是用基 于u s p 的s c x p r e s s i s 来定义的，其语义则是用六个特定谓词逻辑组合来描述的， 分别给出会话双方在每次通信前后的状态条件( p f e c o n d j l j o n 和p o s i c o n d i t i o n ) 以及 本次会话结束时预期将要达到的状态条件( c o m p l c t i o n ) 。它建议用l ( i f ( k n a w l c d 聆 i n t c r c h 锄g cf o 咖a t ) 作为通信内容定义语言。 f i p a 协会则于1 9 9 7 年提出了另一个a g 蛐t 通信语言标准f 口a - a c l l 5 0 l 。和 k q m l _ 样，它也是基于郧e c c h - a d 理论的，其消息本身表达通信动作，也就是 说，a g e n t 通过发送消息企图达到或完成一特定的目的和动作。该标准包括2 0 条 所谓的通信动作c o m m u n i c a t i v e t ) 及相应的语法、语义描述。每个通信动作由 名称( 表明消息的类型、含义和通信意图) 和消息参数构成。n p a a c l 的语法和 k q m 【相似。这两种语言的区别之一在于对语义的定义和约束条件。f i p a 使用语 义描述语言s l ( 一种多模态逻辑语言) 来表示每个通信动作的可行前提条件和 预期通信效果。 以上两种语言都具有以下特点：( 1 ) 与传输协议无关；( 2 ) 与内容定义语言无 关；( 3 ) 与a g c n t 内容逻辑无关；( 4 ) 可有效降低a g e n t 通信的复杂度；( 5 ) 在一定程 度上支持a g e t 系统的可扩展性和互操作性。 然而它们也有一些共同的局限性，例如：( 1 ) 缺乏明确定义的公共服务设施； ( 2 ) 缺乏对通信过程的监督、管理和服务代理机制；( 3 ) 不支持方言和变种语言的 翻译；( 4 ) 不显式支持移动a 咎n t 通信；( 5 ) 不显式支持a g e n t 协作与合作；( 6 ) 通信 语义的验证十分困难。 针对上述两种语言的一些缺点，还有人提出了一种通用a g e n t 通信语言的概 念，力图扩展现有a g 朋t 通信语言的功能，促进通信语言的标准化，从而带动a g e n t 技术的迅速发展和广泛应用。当然，这种通用a g e n t 通信语言还有待进一步研究。 2 5 本章小结 本章阐明了a g c n t 概念，对a g e n t 的性质和m u i t i - a g c n ts y s t e m 做了介绍， 重点讨论了a g c n t 之间的通信模式和语言，最后介绍了k q m l 和n 队a c l 。 第3 章a g e n t 开发平台j a d e 3 1a g e n t 开发平台的比较与选择 在a g e n t 开发平台的最初选择阶段，我们通过对目前主要的基于j a v a 语言 的a 黔n l 开发平台( z e u s 、i b m a 錾l c t 、j a c k 和j a d e ) 进行了综合的分析与比较。 z e u s ：是由英国电讯实验室开发的多a g e n t 工具包。咀z e u s 为基础的 m u l i i a g c n i 系统具有友好的开发和调试界面，允许系统采用不同的协议，还可 以参考删s 所采用的a g e m 模型。但是z e u sa g c n l 中几乎所有的行为都在消 息处理类中实现，创建一个新的a g c n t 时，对消息处理类进行实例化一次，即赋 予该a g c n t 相应的社会行为，使得对社会行为的重新定义显得很困难。另外，尽 管可以在兼容协议中加入多项协议，但是在运行时，却无法灵活地选择协商协议。 t b ma g l e t ：l b ma g i c l 只能与a 醇e t 之间进行通信，并不能和其他利用 c o r b a 、d c o m 等技术开发的软件进行通信，这是a 出e t 的主要问题。此外， a g l e t 开发a g e t 的相关资料很少，可获得性差。 j a c k ：是由谣向a g e n t 的工作组( a g e n to d e n t e ds o 矗w a r eg m u p ) 开发的产 品。j a c k 本身的最大特点是姆n t 本身的构建是基于b d i 模型的，侧重予a g e n l 自身推理能力。但本论文的工作侧重于通过m u l t j - a 窖e n t 之间的交互协作来完成 预警预测任务。 j a d e ：j a d e ( j a v aa g e n td e v e l o p m 铷tf r a m e w o r k ) 是由t a b ( 1 1 e l e c o mi t a l i a 乙钮) 发布的开放源代码软件是完全由j a v a 实现的多a g c n t 软件框架。j a d e 的兼容机制使得开笈的软件能够容易地和利用c o r b a 、d c o m 等技术开发的软 件进行交互：它是基于f l p a 规范的，有统一的交互语言和协商协议，还可以通 过选择不同模式下的通信技术，使消息处理的效率得到极大地提高；此外，它有 丰富的文档支持，是开源软件，具有很强的可扩展性。 正是由于j a d e 的上述优点，我们选择j a d e 作为本论文的开发平台。 正是由于j a d e 的上述优点。我们选择j a d e 作为本论文的开发平台。 北京t 业大学管理学硕士学位论文 3 2 关于j a d e j a d e 通过提供遵循f i 队标准的中间件和图形化的调试部署工具简化了 m a s 的实现和管理。利用它能够构建出基于f 1 p a 规范的互操作多a g e n t 系统。 j a d e 提供了一整套a g e n t 开发包，例如：j a d c c o r e 、j a d e d o m a i n 、j a d e 1 弧g a c l 、 j a d e n t e n t o n t o 、j a d c p r o t o 、j a d e u t i i 等，同时还提供了调试和配置a g c n i 的工具， 包括一些可视化图形用户界面，大大简化了a g c n t 的开发。 在论文中，采用的是发布于2 0 0 4 年7 月2 6 日发布的j a d e3 2 。它包括： ( 1 ) 一套类库编程人员可以使用( 直接使用或引用) 该类库开发自己的 a g e n t 。 ( 2 ) 一个运行时环境j a d e a g c n t “生存”在这个环境中。如果要在一台 主机上运行a g e n t ，必须首先在这台机器上启动该环境。 ( 3 ) 一套图形工具j a d e 提供的这套工具可用于管理和监视正在运行的 a g e n t 。 3 2 1j a d e 类库 j a d e 类库主要由以下各包构成【5 1 l ： ( 1 ) j a d c r c 实现了系统的核心功能。它包含应用程序开发者必须继承的 a g c n t 类。藿e j a d e b c h a v i o 峨子包中有b c h a v i o u f 类及其子类。通过b c h a v i o u r 可实现a g c n t 的任务或意图。应用开发者通过书写啪吖i o u 稻及其问的路径，将 b c h a v i o u r 及其子类进行组合即可定义a g e n t 的动作，实现复杂的行为模式。 j a d c i 卸g a c l 子包是为了处理符合f i p a 规范的a c l 而提供的。 ( 2 ) j a d e c o n t e n t 由一组支持用户定义本体论和内容语言的类构成。其子包 j a d e c o n t e n t 1 a n g s l 包含了用以进行s l 解析和编码的编码解码器。 ( 3 ) j a d c d o m a i n 包含所有代表f i p a 标准定义的a g c n t 管理实体的j a v a 类，特别 是提供生命周期、自页和黄页服务的气m s 和d f a g c n t 。 ( 4 ) j a d c d o m a i n f i p a a g c n t m 卸a g c m e n t 子包包含了f i p a - a g e n t - m a i i a g e m e n t o n t o l o g y 和所有体现其概念的类。子匈a d e d o m a i n j a d e a g c n t m a n a g e m c n t 是 j a d e 对a g e n t m a n a g c m e n t 的扩充( 如：消息监听、a g e n t 生命周期控制等) ，包括 o n t o l o g y 及所有体现其概念的类。j a d e d o m a i n ，i n t s p c d i o n 子包中的内容是关于 j a d e 工具和j a d e 核心间的交互的。子包j a i i e 。d o m a i n m o b i l i t y 包含所有与移动有 关的通信的内容。 ( 5 ) j a d e g u i 包含了组用于生成用户图像界面( 0 u i ) 的类，支持通过g u i 显示 和编辑砧d 、a g c n t 描述、a c l 消息。 ( 6 ) j a d e m t p 包含了为将消息传输协议与j a d e 平台集成而必须实现的j a v a 接 口，以及一组协议的实现。 ( 7 ) j a d c p r o t o 包含了实现标准交互协议( 例如：f l p a 定义的f j p a - 他q u e s t ， f i p a q u e r y 。f i p a 彻l t f a c t n c t ，p a - s u b s c 曲c 等) 的类，同时还提供了帮助用户自定 义通信协议的类。 ( 8 ) j a d e w m p p c r 包提供了j a d e 高级功能的包裹器，允许在运行外部j a v a 应用 程序时将j a d e 作为一个库进行调用。 通过使用j a d e 类库，应用程序开发者可以便捷的创建自己的a g e n t ，设定其 行为、交互，并可通过图形界面对a g c n t 进行管理。 3 2 。2 平台和容器 j a d e 运行环境的运行实例称为容器( c o n t a i n c r ) ，它提供了j a d e a g c n t 的生 存环境。一个容器就是一个j a v a 虚拟机，可以容纳多个a g t 。 活动容器的集合称为平台( p l a t f b 册) 。每个平台上都必须有一个主容器( m a i n n t a i n e r ) 处于活动状态，其它的容器在启动时都必须到主容器上进行注册。也即 是说平台上首先启动的容器是主容器，其它的均为“普通”容器，它们必须“熟 知”在何处( 主机和端口) 能够找到它们的主容器( 也就是说必须注册到主容器) 。 如果在网络中有另一个主容器启动起来，它将构成了另一个平台，以供新 的普通容器注册。 图3 - 1 以个简单的例子描述了上述情形，在这个例子中有两个平台，分别 由3 个和1 个容器构成。j a d e a g c m 都由一个唯一的名字标识，只要知道了彼此的 名字，a g c n t 之间就可以进行通信，无需理会它们的实际位置是位于同一容器( 如 a g c n t a 2 和a 3 ) ，同一平台上的不同容器( 如a 1 和a 2 ) 或不同平台( 如a 4 和a 5 ) 上。 在j a d e 中，a 静n t 是一种自治的具有合作和通信能力的实体。出于安全方 面的考虑，j a d e 规定外部程序不能获得a g c n t 的引用，不能直接存取a g c n t 的属 性、指定a g e n t 的行为。a g e n t 的创建只能由容器来完成，返回结果也只是封装后 的a g e n t 。 j a d e 平台是完全遵循f 1 p a 标准的，它实现了f i p a 规定的a g e n t 管理参考模 型，提供了a m s ( a g e n tm 锄a g e m c n ts y s t e m ) 、d f ( d i r e c t o r yf a c j l i t a t o r ) 和 a c c ( a g e n tc o m m u n i c a t i o nc h 锄n c l ) 【5 2 j ： ( 1 ) a m s ：在一个a g c n t 平台中，有且仅有一个a m s 。a m s 提供白页服务 和a g c m 生命周期控制，管理a g c n t 名称列表。每一个a g e n t 必须在a m s 中登 北京亡业大学管理学顶十学位论文 陆以获取一个有效的a i d ( a 萨mi d 锄i t i f i e r ) 。在a m s 中注册后，该a g c n t 正式 存在于该a g e n t 社区中。 ( 2 ) d f ：提供平台内默认的黄页服务。其他a 邑e n t 可以向d f 注册其提供的 产品或者服务以供需求方查询或使用。d f 是a g e n t 社区中服务方a g e n t 和需方 a g c n t 的中介。如果由单个d f 提供服务，不免会遇到通信量过大，在d f 处形 成信息查询瓶颈。在j a d e 中，允许多个d f 组成联盟：各个d f 均相互注