（系统分析与集成专业论文）基于学习对象的多agent系统构架的可行性研究.pdf

中文摘要 网络技术的发展为远程教育提供了一片崭新的天地，现代远程教学系统是一种以网 络为基础的远程教育，它继承了传统远程教育方式，同时也不受时间、空间和地点限制 优点，学习者可以足不出户地参加网上学习、网上考试、网上讨论以及网上答疑等。这 种教学方式能够为学习者提供图文并茂、丰富多彩的交互人机界面，能够激发学习者的 学习兴趣，从而达到让学习者主动构建知识的目的，实现自己获取知识、自我更新甚至 创新知识的理想目标。 然而，现有的远程教学系统普遍存在着性能较差、教学模式呆板等缺陷，而且个性 化和智能化程度不高，使得资源共享和系统的互操作都有一定的困难，导致教学效果不 尽人意。 本文针对以上缺点，研究并提出基于学习对象的多a g e n t 的远程教学系统，本系 统中引入分布式人工智能( d a i ) 领域中的a g e n t 技术，在系统中构造各种a g e n t ，它们能 随时跟踪学习者的学习过程，记录其兴趣、爱好等特征，并适时地调整对其采用的教学 策略，提供个性化服务，有效地解决了目前的系统智能性较低的缺点；其次，在学习资 源在组织本文引入学习对象概念，学习对象是具有一定“颗粒度”的可重用的数字化学习 资源。这样，在网络学习环境中，计算机能够“自动和动态地”把学习对象组合为满足学 习者个性化学习需要的教学内容。另外，本文使用j s p + j a v a b e a n s 实现了该系统，并给 出了系统的部分实现代码和界面效果。 关键词：人工智能；a g e n t ：学习对象；现代远程教育系统 a b s t r a c t t h ed a c e l o l m a c n to f n e t w o r kt e c i m o l o g yp r o v i d e s0n 斜f i e l df o rd i s t a n c ee d u c a t i o n t h e m o d e md i s t a n c ee d u c a t i o ns y s t 锄( m d e s ) i sas o r to fw e b - b a s e dd i s t a n c ee d u c a t i o n i t b r i n g ss o m ea d v a n t a g e si n t ot r a d i t i o n a lm o d e o f d i s t a n c ee d u c a t i o n , w i t hw h i c hi e 越l a e r s 锄 s t u d ya i l y l i l t l e , a n y w h e r e ，n o wl e a r n e r s 锄t a k ep a r ti no n l i n el e a r n i n g , o n l i n ee x e r t , o n l i n e d i s c u s s i o n , o n l i n eq u e r ya n do n l i n ec o m m u n i c a t i o ni t l sw e l l e v a th o m e t h i sm d e sc a n p r o v i d e sl e a r n e rw i t har i c ha n dc o l o r f u li n t e r a c t i v ei n t e r f a c ew h i c hi sl l l a d eo f b o t hi m a g e 8 a l l dt e x t s ，a n dw i t hah u g e 代p 9 s i t o 巧o fk n o w l e d g ea n di n f o r m a t i o nw h i c hc 孤s t i m u l a t e l e a r n e r st ol e a r n ；s ot h a tl e a r n e r sc a l lc o i l s t l 1 1 c tk n o w l e d g ed e l 把- n d i n g0 1 1t h e i ro w ni n i t i a t i v d y 锄dg e t , r c l l e w , e v e l li n n o v a t ek n o w l e d g eb yt h e m s e l v e s ；t h o s ea i m sb e l o n g st oo u l r d r e a m b o a t b u t a l lt h ec u r r e n tm d e s e sa u n d e r ( 1 e v e l o p o aa n dn o tf u l l yi m p l e m e n t e dt os u p p o r t t h ec o m p l i c a t e de d u c a t i o nr e q u i r e m e n t t h ef t m e t i o n a l i t ya n dr e u s a b l em o d u l e so f m d e s 粥 l i m i t e d t h em d e s sf l e x i b i l i t yn n di n t e l l i g e n c en o e d st ob ei m p r o v o ds i g n i f i c a n t l y a l lt h c a b o v em a d et h el e s o u l r c es h a r i n ga n di n t e r a c t i v eo p e r a t i o nd i f f i c u l t t h er e s u l t so f e d u c a t i o n b ym d e s a 托n o ts a t i s f i e ds of a r i nv i e wo f d e f e c t sa b o v e , t h ea u t h o r o f t h i st h e s i sr e s e a r c h e da n dd e s i g n e dan 哪k i n do f p e r s o n a l i z e ds y s t e mo fd i s t a n c ee d u c a t i o n , w h i c hi sb a s e do na g e n tt e c h n o l o g y f i z s t l y , t b o a g e n tt e c h n o l o g yo fd a if i e l di sa d o p t e di nt h i sn e ws y s t e mt os y s t e mt ob u i l dal e a r n e r s a g e n t , w h i e l ac a l ln o to n l yt r a c et h el e a r n i n gc o i i i 辩o fl e a r n e r sa ta n yt i m ea n dr e c o r dt h e i r p e r s o n a l i t yc h a r a c t e r ss u c h 鹤i n t e r e s t s ，f a v o r i t e s , e t c ，b u ta l s o 删l l s tt l a ci n s t r u c t i o n a l s t r a t e g yu s e df o rl e a r n e r s s oi th a sg o tr i do f t h e l o w e ri n t e l l i g e n c ed e f e c t so f e x i s t i n gs y s t e m e f f e c t i v e l y s e c o n d l y , w e ：i n t r o d u c et h ec o n c e p to fi 唰m i n go b j e c t si nt h eo r g a a i z a t i o no ft l a e l e a r n i n gn 落o u “鹚1 e a r n i n go b j e c t 咖b es a i da sat y p eo fg r a m f l e , r e u s a b l ea n dd i g i t a l l r o s o u l r c ef o rl e a r n i n g w i t hl e a r n i n go b j e c t , c o m p u t e r sw i l lb ea b l et oa u t o m a t i c a l l ya n d d y n a m i c a l l yc o m p o s ep e r s o n a l i z e dl e s s o n sf o ro n l i n el e a r n e r s i na d d i d o r t , t h i sp a p e ru s e s j s p + a v a b e a n sr e a l i z a t i o no ft h es y s t e m , a n dt h es y s t e mi n t e r f a c ec o d ea n da c h i e v e8 0 n l l ： r e s u l t s k e yw o r d s ：a r t i f i c i a li n t e l l i g e n c e ；, a g e n t ；l e a r 血go b j e c t s ；m o d e md i s t a n c ee d u c a t i o n s y s t e m l i 湖北大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本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。本人完全意识到本声明的 法律后果由本人承担。 论文作者签名： 奏隍希 日期：砷年占月8 日 学位论文使用授权说明 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即： 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印 刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以允许采用影印、缩印、数字 化或其它复制手段保存学位论文；在不以赢利为目的的前提下，学校可以公开学位 论文的部分或全部内容。( 保密论文在解密后遵守此规定) 作者签名：1 簧忿薅 艚刻程轹杏奶 日期：圳7 。占 日期川7 占 第一章引言 第一章引言 1 1 本文研究背景 随着计算机技术的发展，互联网逐步影响着人们的通信方式及商业活动，同时也开 始给教育方式带来前所未有的巨大改变，以多媒体、网络等先进技术为基础的现代远程 教学体系。网络教学作为一项新技术进入教学领域后，给传统的教学带来了新的途径和 方法。 现代远程教育不仅继承了传统远程教育不受对同、空间和地点的限制的优点，可以 通过计算机网络可以扩展至社会的各个角落。而且克服了传统远程教育缺乏交流和交互 的缺点，可以因时因地因人而异，能够为学习者提供图文并茂，丰富多彩的交互人机界 面，提供大规模的知识库与信息库，能够激发学习者的学习兴趣，从而达到让学习者主 动构建知识的目的，实现自己获取知识、自我更新甚至创新知识的理想目标。网络远程 教育教学已经成为培养人才、促进科研和教育事业发展的重要途径【i 】 网络远程教学是未来教育发展的趋势，然而。综观现有基于i n t e m e t 的远程教学系统， 但现阶段还面l 临着许多问题： 1 、教育资源信息量的巨大。这一点其实是现代远程教育的一个优点，对于用户来说， 资源的信息量越多意味着有越多的选择。但是，在资源的多样往和检索机制并不完善的 情况下，当信息量超过一定的限度时，这个优点也就成了缺点，用户在其所检索到的海 量信息面前会无从下手，无法快速获取其所要的教育资源，实际上也就降低了巨大的信 息量所带来的好处f 2 l l 。 2 、教育资源本身的复杂性。目前远程教育产业充斥存在着许多不同背景的资源开发 者和远程教育站点，由于远程教育初期缺乏一个统一的资源建设的标准和规范，各个远 程教育站点和资源开发者往往白行建设符合其远程教育系统的教育资源，由于这些资源 仅仅局限在各自的系统范围内应用，而无法在整个i n t a m e t 范围内实现资源的共享、重用， 这使得网上充斥着许多不同方向、不同领域、不同格式的各色复杂的非标准的资源，导 致了目前教育资源的复杂性。 3 、远程教育资源的重复建设。一方面，因为缺乏一个统一的远程教育资源建设标准 和衡量标准，同时又由于资源在形式，版权、站点风格等方面的因素，每一个实施远程 教育的站点都在建设符合自己标准、适用于自己系统的资源，这在一定程度上都是重复 湖北大学硕士学位论文 地建设着其他很多站点都己建设过的资源。另一方面，因为目前教育资源格式的多样性、 复杂性，无法实现教育资源的共享、重用，这使得各个远程教育站点不得不重复建设符 合自己系统的教育资源。这种资源的重复建设是远程教育的一个弊端，大量地浪费着人 力、物力【引。 4 、资源无法精确定位。随着多媒体技术的发展，文本、图片、动画、音频、视频等 都是资源的表现形式，虽然资源的表现形式多样化，但是一方面由于目前大部分的资源 都缺乏对自身的描述，另一方面，目前资源的表述文件h t m l 文件只能规定好如何显示 呈现一个资源文件，而不是使用那些数据所代表的意义，这使得h t m l 虽然能将各种形 式的资源以网页的形式进行发布，但总是难以对资源本身进行描述，所以计算机很难知 道一个删l 网页究竟讲的什么。特别的，随着垃圾信息的日益增多，资源的精确定位 就变得更加困难【1 蚰。 5 、教育资源不易管理。对资源本身而言，目前网上大量存在着的是不同形式的复杂 资源，同时这些资源又是分散的、孤立的，无法用一个统一的方式来同时浏览所有的资 源【1 2 1 。对资源的管理系统而言，目前常用的基于w 曲的管理系统所管理的是资源的储存 和表现形式，而不是从资源所描述的内容和知识点上进行管理。 由于现存的网络教育系统存在以上不足，本文把人工智能中的a g c n t 与学习对象结合 起来运用到网络教育系统中，在教育资源的管理中引入学习对象的概念，使教育资源具 有重复使用和模块化的特点，能够最大限度地满足各种不同情况下的学习要求，学习对 象的优点就在于可以提高网络教育系统的可扩展性，教育资源的再重复使用性和可管理 性。利用a g e n t 思想分析远程教育系统的总体需求、设计解决方案，充分体现教学的智 能性、主动性。 1 2 作者的主要工作 本文简要的介绍智能a g e n t 技术，包括智能a g e n t 的诞生、概念、特点，以及多a g e n t 系统的概念、体系结构、通信和多a g e n t 之间的协作等，简要介绍了学习对象的相关知 识，学习对象的产生及其定义，学习对象的特点，学习对象元数据、学习对象粒度的定 义及学习对象模型构建。结合学习对象和a g e n t 各自的特点进行基于学习对象的多a g e n t 系统构架的可行性研究，尝试设计一个基于学习对象的多a g e n t 系统模型，希望能借此 推动远程教育系统的进一步发展。 1 3 本文安排 第一章引言 本文主要是在计算机网络教学迅速发展的背景下，研究学习对象技术和a g e n t 技术在 网络教学系统中的应用。 文章共分六章，第一章引言，介绍本文的研究背景，作者的主要工作和本文的安捧； 第二章主要介绍a g e n t 和多a g e n t 系统的相关概念与技术，阐述- j a g e n t 和多a g e n t 系统的 产生、概念、特点以及结构。第三章是介绍学习对象的相关理论，阐述了学习对象的产 生、定义、特点、学习对象元数据的相关知识以及网络环境中对学习对象粒度的定位。 第四章是基于学习对象技术的多a g e n t 系统的设计，介绍了系统的设计思想、体系结构、 系统工作流程、系统中相关算法定义、数据库设计以及系统开发技术。第五章是以第四 章的研究为基础，系统实现的部分界面展示。最后是对本文的总结以及对今后工作的展 望。 潮北大学硕士学位论文 第二章a g e n t 与多；a g e n t 的介绍 2 1a g e n t 概念的诞生 进入二十世纪九十年代以来，随着计算机网络以及基于网络的分布式计算技术的发 展，对于智能a 刚技术以及多a g e n t 系统的研究已逐渐成为人工智能领域的一个新的热 点，也成为分布式人工智能( s a d 的重要研究方向。智能软件a g e n t 技术的诞生和发展 是人工智能技术( a d 和网络技术发展的必然结果。从二十世纪六十年代起，传统的a i 技 术开始致力于对知识表达、推理、机器学习等技术的研究，其主要成果是专家系统。专 家系统把专业领域知识与推理有机地组合在一起，为应用程序的智能化提供了一个低级 而实用的解决办法。作为人工智能的一个分支，a i 计划理论的研究成果使应用程序有了 一个初步的面向目标和特征，即应用程序具有了某种意义上的主动性；而人工智能的另 一个分支一一决策理论和方法则使应用程序具有了自主判断和选择行为的能力。人工智 能围绕着知识所进行的广泛研究和应用正逐步形成- - n 新的学科，这就是知识工程，它 涉及知识的获取万存储和管理等许多课题。所有这些技术的发展加快了应用程序智能化 的进程【刎。 智能化和网络化的发展促成了软件a g e n t 技术的发展，软件a g e n t 技术正是为解决 复杂、动态、分布式智能应用而提供的一种新工艺的计算手段。许多专家信心十足地称： 软件a g e n t 将成为二十一世纪技术发展的又一次革命。 2 2a g e n t 的概念及其特性 2 2 1a g e n t 的概念 虽然计算机科学中许多领域都对a g e n t 和基于a g e n t 的系统感兴趣，这些领域有：人 工智能( a d ，分布系统、计算机通信和软件工程等：但是学者们对a g e n t 到底是什么并没 有取得一致的意见。每个领域都从自身的角度来定义a g e n t 。因此，对- y a g e n t 慨念，是 学术界一直争论的话题，不同的研究者有着不尽相同的观点和看法。 一种比较普遍的观点认为，a g e n t 是具有自治性、反应性( 对环境进行感知和动作) 和面向目标特性( 即a g e n t 的执行总是朝着目标的方向运行) 的程序实体。在计算机领 域，a g e n t 可看作是被授权的“个人软件助理”( p e r s o n a ls o f t w a r ea s s i s t a n t s ) ，是一种在 分布式系统或协作系统中能持续自主地发挥作用的计算实体，常简称为智能体【6 】。 w o o l d r i d g e 痢j e n n i n g s 在1 9 9 5 年提出了目前较权威的a g e n t 定义，获得了计算机领域 4 第二章a g e n t 与多a g e n t 的介绍 专家的普遍认同。此定义包括了两个子定义嘲。 弱定y a g e n t 是一个基于软件( 在较多情况下) 或硬件的计算机系统，它拥有以下特性 1 6 1 ： ( 1 ) 自治性：a g e n t 能够在没有人或其他外界因素的干预下自主地控制其自身的运行， 并能控制其动作和内部状态，即它从用户那里得到了一定程度的自治 自治性是a g e n t 最重要的特性之一，而且任何其他程序单元无法访问其操作，它具有更 好的封装性，因而也具有更高的安全性。也是a g 印t 被国内一些学者译为“主体”的重要 原因。 ( 2 ) 社会性或称可通信性：a g e n t 之_ 间存在相互作用和通讯，这种通讯可以是以专有 的方式，或者是以标准的方式，比如利用知识查询和操纵语言( k q m l ) ，某些多a g e n t 系统，甚至主要由通讯和协作a g e n t 构成。 ( 3 ) 反应性：a g e n t p t 感知环境并及时地作出反应。其行为通过触发规则或执行定 义好的计划来更新a g e n t 的事实库，并发送消息给环境中的其他a g e n t 。 一 ( 4 ) 主动性：传统的程序是被动地由用户来运行而且机械地完成用户的指令；而主体 的行为应该是主动的，或者说自发的。主体感知周围环境的变化，并做出基于目标的行 为( g o a l - d i r e c t e db e h a v i o r ) 。 强定y a g e n t ：一些学者，特别是来自a i 界的研究人员认为，a g e n t 不仅应该具有以 上定义的特性而且还应该具有一些通常人类才具有的概念，如：知识、目的、信念、义 务等。s h o h a m 认为a g e n t 就是一种实体，它可以看做是由多种心智状态，如信念、能力、 选择和承诺等组成的。 2 2 2a g e n t 的特点 除此了在a g 锄t 定义中给出的a g a l t 的特点以外，a g e n t 还有其它特点m ： ( 1 ) 面向目标性：或者l g a g e n t 具有预动性，每个a g e n t 应当是面向目标的，都有明确 的任务、目标，能够展现出一种导向目标的行为。 ( 2 ) 针对环境性：a g e n t 必须是针对环境的，在某个环境中存在的a g e n t 换了一个环 境之后就有可能不再是a g e n t 了。因为它有可能无法对变换了的环境进行感知和反应， 各类a g e n t 往往只满足于它们所存在的环境。 ( 3 ) 协作性：对于某些任务，仅靠单个a g e n t 很难完成，这时需通过多a g e n t 的协调 与合作才能完成。a g e n t 可以与其它a g e n t 或人进行交互作用。用户和a g e n t 之间的合 作可以描述为一份协议的协定过程。用户定义其期望的操作，a g e n t 说明其能力并给出 5 湖北大学硕士学位论文 结果，这可以视作双向交谈；每一方向另一方提问，保证双方对随后的工作达成一致 在面向a g e n t 的系统中，交互的双方处于对等的地位。a g e n t 之间的交互通过a g e n t 交 换知识，信念及计划的机制来协同工作，解决由单个a g e n t 很难完成的大型任务。 ( 4 ) 适应性：a g e n t 可以适应环境的变化。 ( 5 ) 移动性：指a g e n t 可以在信息网络上从一个环境移动到另外的环境中。它们可以 携带数据和智能指令在远程执行。 ( 6 ) 持续性：a g e n t 是连续运行的进程，而不是执行一遍即终止的程序。 ( 7 ) 人性化：a g e n t 可以帮助人们更好地完成任务，因为人并不是傲同样的工作，不 同的人做同样的工作也可能采取不同的方法a g e n t 必须在工作中学习，所以需要有学 习和记忆的组件。 ( 8 可靠性：对最终用户而言是可信任的。 以上是a g e n t 理论上的特性，很少有一个a g e n t 同时具有所有上述的特性。研究和 开发人员没有必要构建一个包括以上所有特性的a g e n t 或a g e n t 系统，往往是从应用的 实际出发来开发包含以上部分特性的a g e n t 及由其组成的系统。正是因为a g e n t 可以具 有许多的特性，因此可以用各种a g e n t 来构筑丰富多彩的应用系统 2 2 3a g e n t 的结构分类 单个a g e n t 的结构主要分为三大类【7 l ： ( 1 ) 审慎式体系结构( d e l i b e r a t i v ea r c h i t e c t u r e ) 审慎式体系结构式建立在人工智能的符号机制的基础上的。审慎式系统结构应包括 对世界显示表示的符号模型，决策式通过基于模式匹配和符号处理的逻辑推理进行的。 这种基于纯逻辑的结构是吸引人的，如果能使a g e n t 实现某种a g e n t 理论，只要给出 这种理论的逻辑表示，就可以通过定理证明实现，但是，这种结构的实现问题并没有完 全解决，即使对普通的常识推理，其实现也是及其困难的。 审慎式a g e n t 把a g e n t 当成一个意识系统( i n t e n t i o n a ls y s t e m ) ，它具有和人一样的意识 行为和意识态度。如：信念( b e l i e 0 、愿望( d e s i r e ) ，意图( i n t e n t i o n ) 、目标( g o a l ) 和规划0 l a n ) 等。其中， 1 ) b e l i e f , 即主体拥有的知识。它包含主体对环境的看法。a g e n t 使用它来表示将来 可能发生的状态。 2 ) d e 疵。直接从信念得到，它们包括主体对将来情景的判断。 6 第二章a g e n t 与多a g e n t 的介绍 3 ) i n t e n t i o n ，i 扫a g e n t 根据其b d i e f 和d 鹤h 自动生成。 ( 2 ) 反应式体系结构( r e a c t i v ea r c h i t e c t m e ) 反应式系统结构指不包括符号世界模型，且不使用复杂符号推理的系统结构。a g e n t 中包含了感知内外部状态变化的感知器，一组对相关事件作出反应的过程，和一个依据 感知器信息激活某过程执行的控制系统。a g e n t 的活动是由于受到某种刺激而引发的。 对符号人工智能界影响较大的是b r o o k s 的工作，他认为： 1 ) 没有符号人工智能那种显示的表示也能产生智能行为； 2 ) 没有符号人工智能那种显示的抽象推理也能产生智能行为； 3 ) 智能是某些复杂系统必然具有的性质。 ( 3 ) 混合式体系结构( h y b r i da r c h i t e c t u r e ) 很多研究者认为纯粹的审慎式系统结构和纯粹的反应式系统结构都不适于建立 a g e n t ，反应式的a g e n t 能及时而快速的响应外来信息和环境的变化，但其智能程度较低， 也缺乏足够的灵活性。审慎式的a g e n t 具有较高的智能，但无法对环境的变化做出快速 响应，两且执行效率相对较低。混合型a g e n t 综合了两者的优点，具有较强的灵活性和 快速响应性，因而倾向于混合式系统。最简捷的方法是混合的a g e n t 系统：一个是审慎 子系统，含有符号世界模型，用符号人工智能的方法生成规则，做出决策；一个是反应 子系统，能够对环境中发生的事件傲出反应，而无需进行复杂的推理。在这种结构中， 是分层组织的，前者建立在后者基础之上，其关键问题是将各子系统嵌入何种框架，以 管理各层之间的交互。 从当前的研究和应用现状来看，审慎式a g e n t 占据主导地位，因为多数研究和开发者 都喜欢使用自己已经较为熟悉的符号a i 技术和方法；反应式a g e n t 的研究和应用目前尚 处于初级阶段；混合型a g e n t l 妇于集中了上述两种a g e n t 的优点而成为当前的研究热点。 2 3 多a g e n t 系统( m a s ) 在解决实际问题的过程中，单a g e n t 受其知识、计算资源及其与其他a g t 相互关系 的限制常常不能解决一些大型、复杂的现实问题，因i i t m a s 的出现并成为研究的主流是 必然的 3 0 1 。 2 3 1m a s 概述及其特点 m a s 是指由一组独立的但又协同工作的在逻辑上或者物理位置上分布的a g e n t 组 成，它们通过网络连接，共享资源，为完成共同的任务而形成一个有组织的系统。单a g e n t 7 湖北大学硕士学位论文 的智能是有限的，但通过适当的体系结构把a g e n t 组织起来，可以弥补各个a g e n t 的不足， 使整个系统的能力超过任何单+ a g e n t 的能力a g e n t 是其基本的组成单元，又是独立运 行的实体。在多a g e n t 系统中，各a 铲m 相互协商和协作，以完成某一共同任务，其中每 个a g e n t 可以根据负载变化和其f 蛆g 锄t 的情况，来协调自身的行为对实现目标和资源的 使用作合理的安捧和调整【m 。 m a s 理论研究是以单a g e n t 理论研究为基础的，与单个a g e n t 相比，各个a g e n t 除了具 有其自身的特点外，m a s 还具有以下特征 2 2 1 ： ( 1 ) 分布存储和控制 在m a s o ，单个a g e n t 只存放本节点的知识和数据，对于一个规模较大的问题的求 解往往需要多个a g 胁t 共同协作来完成a g e n t 阃共享数据和知识，也可以向其他a 静n 提出服务请求来获取需要的信息。因此，m a s 总体知识和数据的存储表现为分布的特点。 m a s 的控制功能有各自治a g c n t 独立分布完成。 ( 2 ) 并行处理 各节点选择有利于自己局部利益的控制策略和决策目标，自主地做出决策，因此决 策的制定和任务的执行表现出并行的特点。这种并行处理机制可大大提高问题求解效 率。 ( 3 ) 链壮性 m a s o p 各a g e n t 的自治性和松散藕合关系，使得其中个别a g e n t 出现故障时，不会影 响其他a g 锄t 的正常行动，也不会给整个m a s 的运行造成灾难性后果，甚至还可以通过 协商、协调将其局部任务交给其他a g e n t 执行。不影响整体任务的完成2 9 l 。 ( 4 ) 易扩充和修改 只要配置相应的通信协议和控制策略，以及相应的知识和数据，新的a g e n t 就可以加 入m a s 中正常运行。而原有的m a s 系统不需要做任何改动，故扩充非常容易同时， 对任意一个a g e n t 的修改都是局部行为，只涉及到本a g e n t 模块。在修改过程中，其余 a g e n t t j 3 然可以正常运行，不受j 比_ , a g e n t 影响，对整个m a s 来说，修改是很方便的。 2 3 2m a s 的体系结构 m a s 的体系结构是指多a g e n t 系统中a g e n t 问的信息关系和控制关系，以及问题求解 能力的分布模式，它是结构和控制的有机结合，是提供a g e n t 活动和交互的框架。它描 述了组, t j 9 , a g e n t 的基本成分及其作用，各成分的联系及交互机制等，大致可分为三类： 苎三主垒型兰童垒鲤! 竺坌丝 集中式、分布式和混合式【剐嘲 1 、集中式m a s 集中式m a s 是指系统中的a g 明t 没有自主决策权，其决策完全由高层主a g 蚰t 来控 制，如图2 一l 所示。 2 、分布式m a s 每个a g 町吐具有较高的知识水平和思维能力，智慧集中，能独立思考、决策和独立完 成任务，而且每个a 簪n t 之间处于相对独立和平等状态，具有这种体系结构的m a s 的 a g e n t 灵活，反应能力强，有利于实时任务的完成，但其协调与规划能力较低如图2 - l 所示。 智就服务机构 集中量疆心 0 埘成墨 分布曰0 幅 图2 一i 集中式m a s 和分布式m a s 3 、混合式m a s 混合式m a s 一般是由集中式或分布式a 胂1 t 成员组构成的一个两类结构共存的分布 式结构，即两类不同的a 静l t 成员组或多个集中式a g 饥诚员组采用分布式方式构成的一 个混合式m a s 。最小的混合式m a s 为一个集中式a g e n t 成员组和一个分布式a g e n t 成员组 或两个集中式a g e n t 成员组以分布式方式组成的一个m a s ，这两种形式的混合式m a s 结 构如图2 2 所示。 混合式m a s o e 拥有一个或多个智能服务结构，但是这些管理服务机构只对部分 a g c n t 成员进行管理，这些a 孵l t 之问的任务划分、资源分配、冲突协调、一致性维护等 均需要有管理服务机构的参与才能实现。而其它a g t 成员之间是平等关系，它们的所 有行为可以不受管理服务机构的管理，仅由其自身做出决定【冽 9 湖北大学硕士学位论文 智电- 芬机构 o 渊蛆 i 台孟l i = 剖t z 囝2 2 混合式m a s 结构图 2 4 本章小结 本章首先介绍了a 鳓多a g 朗t 系统常见的定义及特征以及常见的几种a g e n t 结构 分析和a g e n t 系统的体系结构，通过对a g e n t 和多a g e m 概念的介绍和特点的分析，可 以看出将多a g e n t j 直用网络教育的学习中来，能克服现阶段的网络教育的局限和不足 利用a g e n t 管理学习者的信息，就能动态跟踪学习者的学习行为。尤其，当学习者下一 次登录时，a 唧t 可以根据以前的学习记录提出学习建议自动组织学习内容，克服现阶 段学习内容松散的超文本结构。可见，网络教育的内在要求适合用a g e n t 思想分析解决 方案。 i o 第三章学习对象介绍 第三章学习对象介绍 3 1 学习对象 3 1 1 学习对象的产生及其定义 学习对象是一种可重用的教学资源构件，在结合面向对象的计算机科学思想以及有 关教学理论基础上产生的一种新型计算机辅助教学构件。面向对象的计算机科学思想使 得一个构件( c o m p o n e n t ，或称对象) 能够在多种情境下重复有效地使用，教学设计者可 以建立适当大小的能够在不同学习情境下多次重复使用的数字化教学构件，这就是学习 对象的基本理念 2 0 l 。 这种可重用、易组合的教学资源构件不同于传统的书本、录像带等教学媒体，也比 现有水平的数字化教学资源更高级，它应该能为众多学习者在不同时间、不同地点接触 并利用。此外，由多个学习对象集成的教学信息资源还可以相互组合，并能够快速更新。 “学习对豸r 这个词最早出现在c e d m a ( c o m p u t e r e d u c a t i o n m a n a g e m e n t a s s o c i a t i o n ) 协会会长w a y n eh u d g i n s ：j ：1 9 9 4 年发表的一篇论文( l e a r n i n ga r c h i t e c t u r e s ，a p i s ，a n d l e a r n i n go b j e c t s ) 的标题中。2 0 0 0 年，f h w a y n eh u d g i n s 负责领导的i e e e 学习对象元数据 工作小组则正式采用“l e a r n i n g o b j e c t - - 词来描述这种可重用的学习资源构件【卅。 i e e e 在1 9 9 6 年成立了国际性组织“学习技术标准委员会 ( l t s c ) 来开发和推进教育 技术标准的研究。2 0 0 0 年，由该组织提出了一个工作定义来描述这种小的教学构件：“学 习对象是任何数字或非数字化的实体，这种实体可以在技术支持学习的过程中被利用、 重用或作为参引；技术支持的学习实例包括给予计算机的训练系统、交互式学习环境、 智能计算机辅助教学系统、远程学习系统、合作学习环境等，而学习对象的例子包括在 技术支持学习的过程中用到的多媒体内容、教学内容、学习目标、教学软件和软件工具， 以及参考到的个人、组织或事件等，【川。 由于几乎所有的学习资源都能够在“技术支持学习的过程”中作为参引资料，所以这 个定义所涵盖的范围过大( 包括了数字化和非数字化实体资源) ，不能有效地区分学习对 象与其它学习资源。随后参与到研究中的许多研究机构和个人都感觉到了该定义的不足 之处，因而纷纷寻求新的解释来限定学习对象的定义，以更具可操作性。其中比较典型 的定义有【i o 】： 1 。a n yc u # t a l 嘲肌r t h a t c a nb er 删s c dt os u p p o r tl e a r n i n g 、”( 任何具有重用特性并 用来支持学习的数字化资源。) 潮北大学硕士学位论文 2 。al oi sar e u s a b l eo n l i n el e a r n i n gr e s o u r c e ，w h i c hc o u l db ea p p l e t ，a l la n i m a t i o n ， a b l o c k o f t e x t ，as e g m e n t o f s t r e a m i n g v i d e o ，o r a n o t h e r f o r m f f u ”( 一个学习对象可以 是可重用的在线学习资源，可以是一个a p p l e t 、动画、文本块、视频流或其它形式等。) 3 ”al oi sas m a l l r e u s a b l ed i g i t a lc o m p o n e n tt h a tc a l lb es e l e c t i v e l y p p p l i e d - - a l o n e o r i nc o n l b i n a f i o n b yc o m p u t e rs o f t w a r e ，l e a r n i n gf a c i l i t a t o r so rl e a r n e r st h e m s e l v e s ，t om e e t i n d i v i d u a ln e o d s f o r l e a r n i n go r p c 雨咖a n c es u p p o r t 。 ( 一个学习对象是一个小型、可重用 的数字化构件，它能够由计算机软件、学习助手或学习者自己选择性的单独或组合应用， 以满足学习或绩效支持的个别化需要。) 这些定义虽然表述不同，但都认同和突出了学习对象的数字化、可重用、面向教学 等主要特征，并且它们所指的学习对象范畴都在i e e e 定义之内，保证了学习对象元数据 交换共享的兼容性，从两有效限定了学习对象的范畴。 ， 3 1 2 学习对象的特点 学习对象的各种定义表述不同，但都突出了学习对象的数字化、可重用、可共享的 教学特性。对比一般的学习内容，学习对象具有如下的性能： 可重用性( r e u s a b l e ) 在不同应用环境下，学习对象可以重复使用。它既包括不同人【资源利用者) 处于不 同目的对资源的重用，也包括在不同时间、不同空间上的重用，还有在同一情境内或不 同情境间等多种情形下的重用效率和共享效果的问题。可以说，学习对象理念追求的是 一个各种影响可重用因素间最优化组合的结构状态。 数字化( d i 百t a l ) 数字化把学习对象与传统的教学媒体、教学材料严格区分开来。传统的教学媒体具 有某种程度上的可重用性，但由于这些非数字化媒体技术手段的先天不足，造成了资源 信息僵化，难以实现共享传输。而一些对l o 的补充说明将学习对象限定在可以通过网 络传输的各种不同粒度的数字化实体之内。小的可重用数字化资源包括数字图像或照 片、实时录像、音频片断、小段文本，动画以及小型网络传输应用程序f 如j a v aa p p l e t 等) ：大的可重用数字化资源包括完整的h t m l 或x m l 网页，它可以结合文本、图像或 其它媒体、应用程序来完成一个完整的教学事件。 教学性( i n s t r u c t i o n a l ) 学习对象的教学性明确指出了l 0 的应用目的指向，使其从根本上区别于信息对象、 第三章学习对象介绍 知识对象等其它相似的概念。学习对象是针对教学而产生的特定构件，是为教学而特别 设计并存在的信息实体。 内聚性( c o h e s i o n ) 内聚性使学习对象成为一个既离散独立、又具有绝对应用价值的教学资源构件一 个学习对象可以单独完成其本身的教学功能，而不需过多地借助于其它教学资源或学习 对象。这使得学习对象可以高速地传输共享给其他学习者，并在不同情境下重用。 以元数据标识( t a g g e dw i t hm c t a d a t a ) 为学习对象建立各种重要的元数据( 如标题、作者、版本、格式、内容描述、教学作 用、可重用度等) 有两方面的作用：一方面可以保证教学资源的易于检索、高效检索 另一方面，保证并加速各个组织机构间不同学习对象的传输和交换【嘲。 可共享、可搜索、易于获得( s h a r e a b l e ，s e a r c h a b l e ，a c c e s s i b l c ) 可重用的前提就是资源能够得到共享，不能共享的信息资源难以展开大规模的重用。 保证资源共享的措施有许多中，例如标准规范开放化、资源格式统一化等等。而共享网 络教学资源的首要前提又在于能够检索到符合需求的资源，更进一步则需要能够高效检 索获取到相关度较高的资源。现有网络搜索引擎对目前网络信息资源海量化趋势后出现 的各种冗余信息、虚假信息和重复信息没有一个根本的解决方案。对网络信息资源的进 一步精确定位涉及到了信息有序化的问题，依照学习对象元数据规范来建立和组织教学 资源，可以在精确检索方面前进一大步 可聚合( c a nb ea g g r e g a t e d ) 学习对象是一种有效的数字化教学资源构件，像工业化生产中采用通用规格的零配 件来制作各种机械设备一样，教学者可以将学习对象快速而高效地进行组合。多个单独 的学习对象可以被聚合为更大层次的学习对象，或被组编为更大的学习内容序列( 如教 学模块、网络课程等) 。当然，对于学习对象的聚合组编需要依照一定的教学设计原理 和学习策略来进行。 跨平台、兼容性( a c r o s s - - p l a t f