（计算机应用技术专业论文）fkaos需求分析方法中agent优化问题的研究.pdfVIP

! 塾垒旦i 篓垄坌篓查鲨主垒! 坚垡堡坚墼塑里! 窭 摘要 需求分析技术和面向a g e n t 较件设计技术都是溺前计算机科学羲开究领域中的 热门技术。将a g e n t 思想用于软件建摸，将形成一种新的在更高抽象层次上建模 技术，是对传统酌软件需求分析方法的擒战，但同时也带来了机道。在传统的需 求分析技术( 面向对象需求分析技术和面向结构需求分析技术) 中，需求分析过 程静程序设计过程往往是魏节的。蠢蠢a g e n t 酌需求分季斤吸蔹取俸为系统鏊本组 件的a g e n t 为目标，并分析其完成系统服务所需要的协同关系。需求分析的结果 将焱接 乍为下一步嚣囊a g e n t 夔详缳翟彦浚诗豹分辛厅对象。 基于k a o s 方法，我们提出了一种新的丽向a g e n t 的需求分析方法f k a o s 方法。f k a o s 方法条麓f u z z yz 形式纯接述语言，嚣时聚合瑗存l ( 盎蕊语富貔表 示方式，重点解决丽向a g e n t 需求工程的非确定问题，全面描述面向a g e n t 应用 豹菇求模型。强时藻子不嗣于娃o s 方法款a g e n t 爨念，对k a o s 熬震求分掇葶鞋建 模过程进行了全面改进。 本文集中对f k a o s 方法中的a g e n t 优化超题进行了研究。这个闫题的鼹决在 f k a o s 方法中起着燕键的作用。本文首先对k a o s 方法中a g e n t 存猩的问趱进行 了分孝厅，然后在f k a o s 方法针对这然阀题，提出了一套解决方案。遂套解决方案 首先定义了一个优化总目标；其次提出了优化的方法( 优化的总目标和方法贯穿 了憋个优化过程) ；再次从搬述a g e n t 的责任、资源和交互关系三个不同方鳆入 手，分别提溺了一系列优化原尉：最后指出了这三个方面的伉化是一个迭代过程， 并指出根据责任优化是优化方案的核心，根据交互关系优化是必要的 充，根据 资源恍纯鬣是补充又是前瑟两个方两翁检验手段。 接下来，结合实例( 矿井险情处理系统) ，我们对这一方案作了进一步阐述。 并氨通过对这个实镄麓分轿，验 正了方案静有效瞧釉可操作往。 本文最厢提供了一个优化辅助工县，作为按照这个优化方案进行优化的辅助 手毅。 关镳字；k a o s ，f k a o s ，a g e n t ，f u z z yz ，需求分卡厅，面向a g e n t ，本体，优化 责任，资源，交互关系 f k a o s 嚣求分辑方法孛a g e n t 慢纯瓣趣的硪竞 _ _ _ - _ _ 一 a b s t r a c t i n c o m p u t e r s c i e n c er e s e a r c h ，r e q u i r e m e n te n g i n e e r i n g a n d a g e n t o r i e n t e ds o f t w a r ed e s i g na r eb o t hh o tt o p i c s 。a sam o r ea b s t r a c t m o d e l i n gt e c h n o l o g y ，a g e n tp o s e sac h a l l e n g et ot h et r a d i t i o n a ls o f t w a r e r e q u i r e m e n ta n a l y z i n gm e t h o d ，y e tm e a n w h i l ei tb r i n g sa b o u ti m p r o v e m e n t 。 i nt r a d i t i o n a l r e q u i r e m e n ta n a l y z i n gt e c h n o l o g y ( o b j e c t o r i e n t e d a n d s t r u c t u r e o r i e n t e d ) t h er e q u i r e m e n ta n a l y z i n gs t e pa n dt h ep r o g r a m d e s i g ns t e p a r eo f t e no u to fj o i n t t h e a g e n t o r i e n t e dr e q u i r e m e n t a n a l y s i sa i m st oa c q u i r et h es y s t e mb a s i cc o m p o n e n t ( t h ea g e n to b j e c t ) ， a n da n a l y z et h es y s t e m s e r v i c e r e q u i r e dc o o p e r a t i o n t h er e s u l t so ft h e r e q u i r e m e n ta n a l y s i sw i l l b e c o m et h ea n a l y s i so b j e c to ft h ef o i l o w i n g a g e n t o r i e n t e dd e t a i lp r o g r a md e s i g ns t e p b a s e do nk a o sm e t h o d ，an e wm e t h o do fa g e n t o r i e n t e dr e q u i r e m e n t a n a l y s i s - - - f k a o s i sb r o u g h to u t f u z z yza n de x p r e s s i o nm a n n e ri n h e r i t e d f r o mk a o sa r eu s e di nf k a o s t h em e t h o dm a i n l yr e s o l y e su n c e r t a i np r o b l e m o f a g e n t o r i e n t e dr e q u i r e m e n te n g i n e e r i n ga n d d e s c r i b e s r e q u i r e m e n t m o d e lo f a g e n t o r i e n t e da p p l i c a t i o n m e a n w h i l ew ei m p r o v eo nk a o s i n r e q u i r e m e n ta n a l y z i n ga n dm o d e l i n g i nt h i sp a p e rw ef i xa t t e n t i o no nd e a l i n gw i t ha g e n t sr e d u c t i o nw h i c h i sv e r yi m p o r t a n ti nf k a o s w ea n a l y z ep r o b l e m se x i s t i n gi na g e n t so fk a o s f i r s t l y t h e n ，i no r d e rt or e s o l v i n gt h e s ep r o b l e m sw eg i v eam e t h o dw h i c h i n c u d e st h e f o l l o w i n gs t e p s f i r s t ，w e d e f i n ear e d u c t i o n g o a l s e c o n d ，w eg i v es e v e r a lr e d u c t i o nw a y s t h i r d ，w eg i v eas e r i e so f r e d u c t i o n p r i n c i p l e sa c c o r d i n g t o r e s p o n s i b i l i t i e s ， r e s o u r c e sa n d r e l a t i o n s h i p so fa na g e n t f i n a l l y ，w ei n d i c a t et h er e d u c t i o ni si t e r a t i v e a n dd e s c r i b et h i si t e r a t i o n ， t h en e x t ，w es t a t et h er e d u c t i o nf u r t h e r m o r eu s i n ga n i n s t a n c e ，a n d w ev a l i d a t et h ee f f e c t i v i t ya n dm a n e u v e r a b i l i t yt h r o u g ha n a l y s i n gt h e 1 n s t a e c e i nt h ee n do fp a p e r ，w ei n t r o d u c eat o o lw eh a v ed e s i g n e df o rh e l p r e d u c i n g k e y w o r d s ：k a o s ，f k a o s ，a g e n t ，f u z z yz ，r e q u i r e m e n t a n a l y s i s a g e n t o r i e n t e d ，o n t o l o g y ，r e d u c e ，r e s p o n s i b il i t y ，r e s o u r c e ， r e l a t i o n s b i p f k a o s 需求分析方法中a g e n t 优化问题的研究 上海大学 本论文经答辩委员会全体委员审查，确认 符合上海大学硕士学位论文质量要求。 答辩委员会签名： 主任罔灶芎 热脚臀 | 导师：7 川1 扣 答辩日期： f k a o s 需求分析方法中a g e n t 优化问题的研究 原创性声明 本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作。 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发表 或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他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：墨l 垦日期 本论文使用授权说明 本人完全了解上海大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留 论文及送交论文复印件，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。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名： 导师签名：幽! 日期： ! ! ! q ! 耍查坌堑妻鲨! 垒! 型垡竺鲤墼竺堡塞一一一第一章绪论 1 1 瑟 f i a g e n t 嚣求工程 近些年来，a g e n t 技术得到了不断发展，并且逐步成为指导软件_ 丌发的新颖方 法，露 ； a g e n t 较传_ i 程已经戏为a g e n t 技零磅究中蕊一个l 裳活跃鲍领域。对 a g e n t 技术研究的墩终目的是用面向a g e n t 技术取代或补充现在流行的面向对向 技术。这是飘为：秘恧向对象系统秘比，瑟向a g e n t 的系统燹娆反唆现实。它不但 抽蒙出实体的特性、动作，还抽象出感觉、心智、承诺等。这样，从现实出发， 更加容易将系统分勰成以a g e n t 为单位的灵活、强交互的系绞。 面向a g e n t 软件工程这一领域涉及软件工程问题的所有内容。需求分析作 为软件工程的一个纛要阶段不可避免地也引入了这一概念。a g e n t 是一个比对象 和类更加擒象盼概念l o d e 9 9 j ，适合作为需求分析静描述对象：即在一个稍对抽 象的概念层次上对系统进行描述，而不涉及系统实现的具体设计细节。虽然由于 a g e n t 概念处于较为抽象酌摇述层次，捷面内a g e n t 的需求分辑不再j 簦多地关注系 统实现的细节问题，但仍然需要花赞精力精确分析构成系统需求的抽象单元及其 缝织结褥。溺祥，虽然在一个更魏赫象静层次上分耩犟珏籀述系统缮伟帮组织形式， 但自然语言的描述语义还不足以胜任，必须采用严格的形式化描述谣言作为建立 需求模型懿蓥磴。 总之，考虑到需求工程舞求的商抽象且易沟通的原则，以及面向a g e n t 的应用 特点，我饲谈为，辩予嚣舞a g e n t 貔较磐设诗过疆，器求黪羧懿分毒慝琵设计浚毅 的分析更为霆要。为多a g e n t 系统( m u l t i a g e n ts y s t e m ，m a s ) 应用建立新的面 龟a g e n t 黪鬟求分孝斥方法是 零必要魏。建立这襻懿方法，不仅零要象簧绞震求 工程方法一样考虑问题域分解过程中的各类影响因索，还需鼹考虑作为一个自主 主体的a g e n t 的应用特点 c i a 0 0 。综合趣e n t 的特性绉述，我们认为，在进行蘑 i j a g e n t 的需求分车斤时应该从如下几个方面究分考虑： 位置感：必须将面向a g e n t 的需求分析帮其所处的环境融合在一起考虑。在 设计上充分考虑a g e n t 能够感知环境以及为适应环境改变而自我调整的能 力。 酱主往：a g e n t 怒耱不同于对浆和一般组件的组件单元，它熟有无须外部 干涉，自主控制自身行为和内部状态的自主处理能力。因此在鬻求问题域的 分瓣遥穗中，需耍考虑至g 起e n t 缀箨作为一个裔主实体的能力特性。 爱活性：面 f 1 a g e n t 的需求分析还需要考虑, a g e n t 能够顺应环境的变化而变 纯，并筢预测交纯采取主动行为等灵活特往翁体现。 社会性：面向a g e n t 的设计目标之一是建立个类似人类社会的多a g e n t 协 ! 垦1 2 1 量茎坌篓查鲨! 垒塑! 垡些塑壁塑! ! 茎 作群体。因此在需求分析过程中，应尽量利用a g e n t 之间的协同能力来完成 一些非常复杂的需求任务。在丽商a g e n t 需求工程中，建立a g e n t 之间的表 达和交互模型非常重要。 1 2 主要的面向a g e n t 软件工程方法 随着面晦a g e n t 软件工程研突数发展，已经掇出了一憋不同的研究方法。当 前面向a g e n t 软件工程方法主要有以下几种。 1 ) k a o s ：一辩合成系统设计方法 所谓合成系统设计( c o m p o s es y s t e md e s i g n ，c s d ) 是指由组件藏a g e n t 组成 的系统，邋过它们彼此之间的相互协作完成系统的处理行为。c s d 方法的一个重 要前提是在设计一个自主系统射，必须将该系统帮箕所处的环境 乍为一个熬体看 待，并将熬个扩展了的系统特性作为我们需要实现的目标。k a o s 方法是一个基 予蠢标获取需求静挺粲，采嗣豹燕合藏系统设诗躐点 l a m o l 】。 k a o s 方法认为分析用户需求的最有效的方法殿该从整个系统的实现目标开 始，逐步分解磊标矗裂它们翡责任髓够被分配蘩搦成系绕豹基本经俘单元( 魏 a g e n t 组件或对象缀件) 完成。 2 ) g a i a 方法 g a l a 方法 w o 0 0 0 是最早提出的纯面向a g e n t 的软件工程方法之一，其主要 慝怒是搀分辑露设计m a s 戆建程看箨是穆建一个诗冀组缓熬过程。该方法将m a s 看作是由大量自治、交互的实体组成的一个有组织的社会。 在分毒野除段，该方法建立燕色模型和交互模型。角色模型由一缀镬用f u s i o n 表示法表示的“角甑模式”( r o l es c h e m a ) 构成 c 0 1 9 4 ，描述每个角色的责任 ( 即角色的功能) 翔权限( 在执行该角色时能使用驰资源类型及数量翻限制) 。 交互模型由一组协议定义缀成。o a i a 方法的协议定义着重于交互的本质特性和 交互的目的，而不是具体的消息交换序列。协议定义的内容包括：露的、发起者、 响应者、协议的输入输出、戳及处理过程镰。 在g a l a 的设计阶段，其任务是建立a g e n t 模型、服务模裂和熟人模型。a g e n t 模黧箍述在系统中掰使用静a g e n t 豹粪垄。a g e n t 酌类登可番作是一组角截的集 合。服务模型识别和每个a g e n t 承担的角色相关的服务，并描述这些服务的属性， 毽括驻务戆输入和输出、蓠鬣条释藕盾置祭俘。熟人模型定义a g e n t 静类登之阉 的遄信关联关系。 3 ) 瑟彝洌l 戆扩震方浚 i m l 语言在面向对象的软件工程领域得到了广泛的应用。为了应对新的a g e n t 按零豹磅究热漤，一些u m l 语言懿馁导者攀望透过对u m l 避孳亍扩旋实瑷茭瑟两 a g e n t 应用类型的转换。 基于u m l 一方法扩震的匿超a g e n t 方法其骞很多俊点 o d e 0 0 。蓠先，涮t 采霜 ! 垦垒竺! 差苎坌篓查生皇垒竖竺垡堡塑璧箜竺墨 的衙向对裂范型和顽向a g e n t 范型商类似之处。s h o h a m s h 0 9 3 认为，a g e n t 可 着作是主动对象，帮带精辛孛状态的对象。o d e l l o d e 9 9 a 认为，a g e n t 霸对象之 间的关系可以表示为：a g e n t = 对象。此外，两种范型都强调封装的概念，都采 瘸消息传遂方式的透信。其次，u m l 方法及箕瘊锌黠豹嚣囊对象熬较术褥爨广泛 地流行，熟正确性和完备性已得到了验证。篇三，一些u m l 模型的寝示方法可以 妻接矮予攘述嚣自a g e n t 豹系统，懿曩臻瓣，l 耍疹疆，滔麓蚕等。 但因为a g e n t 和对象本质上存在极大的不同，在使用u m l 方法对面向a g e n t 系绫避褥建摸时存在许多曛莲。首先，u m l 方法提供瞧基本糖象蟊罄本壤念不逶 合面向a g e n t 系统的分析和设计。a g e n t 和对象提供了不同的抽象级：对象在状 态( 属性) 积行为( 方法) 级别抽象一个实体；恧a g e n t 农对象基懿上进步鸷 装了对行为的控制，这使a g e n t 概念可以从任务和目标级别来抽象一个实体。其 次，u m l 的分辑和设计策略不能直接用于露向a g e n t 系统鲍分拆秘设计过程。u m l 方法将具体的事物、组织、事件、行为、甚至交互都作为候选的对黎，并将这些 不同质的糸西统一地以对象一类形式表示。但对于一个面向a g e n t 的方法采 兑， 一般需要绢确连区分它们，并以不满的模銎摘象它们。第三，面向a g e n t 模型通 常强调社会属性的体现，因此要求对a g e n t 的社会组织荧系进行建模。u m l 方 法无法摇述西向a g e n t 系统静柱会往交互搂垄。第滔，我们认为对于面向a g e n t 系统，需求模型的熏要性大于设计模型的重要性。在需求分析方颇，虽然u m l 标蒎遣提苇臻了钟瑟褥求静表示模鳘，但鑫予嚣l 每对象理论鸯身豹轻鬻求重设计豹 特点，对于非常复杂的存在多种特性的m a s 系统来说，其用于需求描述的用例驱 动模型过于麓单，舔u m l 翁凌懿蓬“ o 并”溜瑟瑟忽略了“w h a t ”霜“w h i c h ” 问题。 4 ) i $ 建模挺絮 i 是一个描述不同战略角色之间的意念关系的框架 y u 9 5 y u 9 8 y u 9 9 。 开发i $ 框架的垦懿主要是支持旱期蹬段的嚣求分攒建模。战臻建稳是该糕檠弱 核心概念。每个战路角色都代有意阁属性，如目标、信念、能力和承诺等。框架 的研究焦点是从每个是色的援角上分橱需求战略上的含义，并虽透过探索鄹判别 可选择的操作过程受好地满足该角甑的战略利益。为了在这样的一个抽象层次上 建模和推理，该方法描述的关系是在意念层次上的关系，两不是通鬻的输入敷输 出的数据关系。角雹通过彼此的相互依赖关系实现翻标，执行任务以及提供资源。 所以浚模型又称为战略依赖模型。 通过以j 二内容，我们可暖看出，基于不问的设计理念，这些面向a g e n t 的软 件工程方法各有特点，如k a o s 方法侧重在依据系统目标的需求分柝方面，i $ 框 絮喇重予a g e n t 交夏关系豹籀述。瑟g a l a 剃熏点放在a g e n t 系统的设计建模阶 段，认为分析m a s 系统的需求和分析其它类测系统的需求没有区别，忽略了丽向 ! 兰i 2 1 茎查坌楚查鎏童垒竖竺垡堡霎鳖箜矍壅 a g e n t 软件工程中非常关键的需求建模阶段的分析研究。通过详细的比较分析， 对当前主矮面向a g e n t 较停工程方法的特点总结如下： 面向a g e n t 软件工程方法根据出发点的不同大致分为两类：一类方法被称为“基 予组织”的方法。这类方法获组织静窥点爨发，隘缀织褫念彳乍为“篇一类”实体， 将a s 视为一个计算组织。首先根据组织、角色、交互模式等抽蒙概念，从独立 予a g e n t 豹方嚣分车厅一令m a s 痤麓麴缝绥擒藏、缝织蠹翡绦束鬏戴，建色熬任务、 责任和约柬，角色间交互簿。在开发了组织模型规约之后，就可按此开发m a s ， 弓l 入a g e n t 承担这些捶象驰惫色。这些a g e n t 接援定戆角惫摸墼行动，并襁互交 互。这类方法包括有g a i a 方法等。另一类方法可以称为“基于a g e n t ”的方法。 这类方法以a g e n t 终为“麓一类”实钵，垮m a s 定义隽交互a g e n t 懿集合。a g e n t 作为自治的实体，独立地、甚至自私地运行，它的行为是精神状态戚交互的结果。 设计者只关心a g e n t 的个体行为，薅假定缀织结构寒鱼子a g e n t 行为的模式，是 交互的结采。诸如m e s s a g e 方法、m a s c o m m o n k a d s 方法等都属于这一类。惭k a o s 方法不同予以上两类，它主器研究怎样从用户提出的粗糙多义的需求最标中分析 出实现这些磊标所霈求的鏊本组件及其交蕊关系，以及与实现这些组件相关的各 类资源和约束条件簿。理想的面向a g e n t 软件工程方法应该是以上器类建模方法 各餐优点瀚结合，黼包捂弼始韫糙的角户需求的耩化分析，也包括扶组织角度进 行的a g e n t 协作关系描述，还应该包括具体a g e n t 个体的设计分析。 1 3 菲确定问题 日常攀物中，存在诲多无法采鼹壤确术浯接述黥闯题域，尤其建灵活蛉社会 组织系统，蒺主要处理的事物是在一定组织关系下的人的交互行为，这种行为从 本质上说是社会性两非技术性的。 对于面向对象域面向鳐构的软件工程方法来说，由于它们的分析对象( 面向 对象方法的类对象和面向结构方法的过程) 是处于较低挞象层次的纯粹技术对 象，难以邋过在较麓抽象鼷次上分析的需求建模j 筻程直接获取这魑基本组件对 象。除了一魑非功能需求的建模要求以外，传统的软件工程方法很少涉及非确定 毪赣念耜关系静分析闯题。 随着m a s 系统的发展，面向a g e n t 的软件工程对于需求工程的作用提出了更 毫蕊要求。在所有a g e n t 静褥缝中，对传绕软件工程方法产生较大影响的特性应 该怒a g e n t 的高度巍l i 象性和社会协同性。全新的a g e n t 概念不再是传统的纯粹技 术对象毂念，焉是一令裹度糖象静社会对蒙概念。需求模型豹箍述为了诖嗣户和 设计者都能够明确一致的理解系统，必须具备较高的抽象性和社会憷，不必涉及 详缨黪技术实现缨节。为了瀵是m a s 系统黟癍曩秀发豹要求，瑟自a g e n t 需求工 程的目标是通过科学的需求分析过程，建立严格的高度抽象的a g e n t 交互协同模 型，使系统列户和系统的设计者都戆够明确越一致爨艇该模黧熬含义，著成为详 ! 兰垒黧i 茎查坌燕查鲨! 垒鳇笠些堡塑壁望型篓一 细系统开发的重要依据。非确定问题作为社会性组织的内在固有袭达方式，成为 面徇a g e n t 的需求工程骈无法回避的问题。 1 4f 融0 s 方法 与面向a g e n t 软件工程领域中的其它研究方磷相比，猩关m a s 系统的嚣求分 祈研究还比较薄弱。作为一个以用户粗糙不完全的儒求目标为分析对象的需求分 柝方法，k a o s 方法被其他许多软件工程方法所采用，成为这些方法在设计前期 精亿、分奉厅用户需求的手段。近几年来，遥过一垫研究入搽髂努力，k a o s 方法 也引入了a g e n t 概念，但本质上，该方法仍然是一个以目橱为核心的需求分析方 法。依据瑟南a g e n t 需求王程静黢务嚣檬，当前k a o s 方法麓面离a g e n t 应孺还 有许多内容需要深入研究。 虽然k a o s 方法为逶应覆囱a g e n t 翥求王疆竣娶求还青诲多有褥宪善豹方蟊， 但其基于目标的分析策略为面向a g e n t 需求工程的研究提供了个有效的精化 鼹户需求豹手段。 f k a o s ( f u z z yk n o w l e d g ea c q u i s i t i o n i na u t o m a t e ds p e c i f i c a t i o n ) 方 法簸是为了瀵足嚣嶷a g e n t 嚣求工程接述# 臻定甏慕戆要求、基予k a o s 方法瑟 提出的一种新的面向a g e n t 需求分析方法。f k a o s 方法汲取了k a o s 方法的目标 分辑理论；圈时遵键了嚣国a g e n t 褥求工联戆要求，把a g e n t 概念传为主要分援 对象的分析策略，能够有效地描述多a g e n t 协同的社会模型。 l 。5a g e n t 优化研究的意义 在f k a o s 的目标分析阶段，我们借鉴了k a o s 方法中的目标分析过稷，采 爱遴过对裰始嚣菰撮塞“w 嚣y ”鞠“h o w ”等阕题，耋上焉下或鑫下焉上分褥 识别新的系统目标或精化已经识别的目标，依据最小依赖关系最终得到一些对应 于蒺看 | 孑强标魏基本霉求缀传a g e n t 。k a o s 方法本黢主并不楚一个缝粹熬 面向a g e n t 应用系统的需求分析方法。随着面向a g e n t 技术的发展，k a o s 方法 被履来麴秘究人员毂了一些露良a g e n t 嚣求分援豹扩展，毽其本庚上没有疼 a g e n t 概念作为k a o s 方法的核心分析对象来处理，而是仪仅将a g e n t 作为一个 辅助目标的分辑概念，因此在处理灏肉a g e n t 的零求超题上存在许多阕题( 在第 二章介绍k a o s 方法中a g e n t 如何获取之聪，我们将详细指出这些问题。) 。 在f k a o s 方法中我们采用了与k a o s 方法中掇同的爨标分极过程，我们鹃 舀的是把f k a o s 方法设计成为一个面向a g e n t 的需求分祈方法，所以最后得到 的a g e n t 应该是符合面向a g e n t 软件工程要求的。为了达到这个晷的，我们提出 了套优化方案，并将这套优纯方索运用程我们的f k a o s 方法当中。 f k a o s 需求分氍方洼中a g e n t 键毽瓣遐的研究 1 6 论文概要 f k a o s 断向a g e n t 需求分析方法及其分析工具的建立是个复教的系统工程。 鸯许多阉鼷需要鼷决：霹标分辑识到逮蘧，a g e n t 资源分聿斤凌题，a g e n t 冲突问 题，a g e n t 优化问趣等。a g e n t 优化问题怒其中的一个重嚣问题，这个问题首先 存在于k a o s 方法中，f k a o $ 方法从k a o s 方法扩展，这个阉题皇然露然款耪被豢 入了f k a o s 方法当中。本文仅就f k o a s 方法中的这一a g e n t 优化问题进行韧步的 探讨。 论文各章节的详细设鹫情况如下： 论文第二章首先简单介绍了一下k a o s 方法以及k a o s 方法中的a g e n t 的获取 稻这种获墩方法的闷题，然后对f k a o s 需求分析方法傲了简单介绍。 论文第三章是本论文的重点，提出了f k a o s 中a g e n t 优化的方法和步骤，接 骜扶责任、资源军辩交互关系三个方蕊对a g e n t 进行傀纯；对每个方强提出了优化 原则。 论文第溪章透过一令应瘸实蘩j ，飘实辫静需求痰蔼出发，对a g e n t 爨纯方案 进行了具体阐述。 论文繁聂章奔缓了霞纯矮僮建鹣工兵获蒸设诗。 论文第六章评价和总结了论文的工作，并提出些有待于进一步研究的问题。 f k a o s 需末分辨方法孛a 蓉c n f 谯 乏秘题魏酶冀 第二章f k a o s ：一种j 釜精确的需求分析模型 力了瀵足蘑向a g e n t 嚣求工翟撰述菲稳定零求躲要求，基于k a o s 方法，我 们提出一种新的面向a g e n t 需求分析) 撇- - f k a o s 方法。本章首先介绍k a o s 方法，主要套绍k a o s 面向曩标谗言、晷椽分解方法、a g e n t 款获取、对遨秘方 法的评价和这种方法中a g e n t 存在的问题。然后简单介绍f k a o s 方法的麟本建 模理论，璧点介绍睡标分板方法、f k a o s 潺言和一些主要的元模型概念等内容。 2 1k a o s ：瑟囱曩标的需求王程方法 目标模型 盈2 1k a o s 模型鹜 ! ! ! 殳! 茎苎坌签奎堡! ! 跫竺垡些墼篓塑竺墅 k a o s 方法最早由a x e l v i l l il a m s w e e r d e 【l a m o o 】【l a m 0 1 等人提出，目的是为 需求工程的整个过程提供一个有激的需求分解、精纯、建模静分析方法。k a o s 方法以日标为核心分析对裂，通过对需求目标的分析建立需求描述模型。k a o s 方法提供了一个多瑟豹撵述语言鞠一个瑶惫蟊标静需求精纯方法， 2 1 1 k a o s 面向目标需求分析语言 2 1 1 1 概述 k a o s 模型囊蠢2 。1 中掰示懿通过癌部一致性怒黧稳关联匏凡个子模型组 成。 垦标模型是k a o s 语富救驱动模型。表示了复杂系统敬掰有嚣栎。基椽鞲化 把目标与一个子目标集合关联起来。当一个子目标集合能够充分表示一个父目标 时，就穆这个子目标集合糖化了一个父量橼。在是标精化过程中，还可以撼捉到 目标之问的冲突。 对象模型声明了应用领域的对皴。对象可分为嶷体、关系、事件或者a g e n t 。 对象特性用属性和对象闻的连接关系表示。对象间的继承慢使用i s a 声明。 a g e n t 资任模型声明了目标到a g e n t 的责任分配。a g e n t 包括缀件、设备、 以及环境中的人。鳝标责任可以分配给一个单个a g e n t 时，这个哥标就不需要再 进一步精化。 搡馋模型定义了应用领域静状态交迂。襟千# 遗过蓠萱祭俘和蓿嚣条件定义。 用操作来保证a g e n t 能够完成目标分配自融的责任。 a g e n t 接口摸整声鞠了每个a g e n t 整褥秘控锈瓣对象。霹葭通过0 r 关系采翡 捉可选择的a g e n t 接口模型。 2 1 1 2 概念模型层 概念模型层是k a o s 谬言的外部描述鼷。k a o s 方法的概念模爨层可以分为 三个不同酌层次，元模型艨、域模篷层和实例模型层。 k a o s 语言通过元模型层定义如概念、燕系、属性、以及约束筹基本元模型 元素。元横鍪层中元模型元素与其俸的应麓领域所涉及的獭念和关系相互独立。 元模型层包括有元概念( 如目标、a g e n t 、关系和操作等) ；元关系( 如目标之间 翁精纯关系、a g e n t 与鑫标之闯酌赛任分配关系、a g e n t 与对象之蠲的蓝控关系 等) ；元概念和元关系的元属性( 如目标的定义、目标的优先权限、操作的前置 郛慧餮条俘等) ；秘元概念帮元关系静元约柬( 翅瘸来定义元莓标概念的谲汇必 须酋先在对象模型中定义等) 。 域模型簇是元模型层申豹元援念彝元关系杰特定应蘑镁域孛实倒纯静表硗。 k a o s 语言通过域模型层将具有高度抽象性且领域无关的元模型层中的抽象术 语蛾予了实际款粪爱意义。壤此时这些繁有领装色彩豹类受迩只是一些撼象类垄 f k a o $ 需求分辑方法孛a g e n t 佳佬瓣趣的研究 描述，并不特指巢一具体鲍事物。 k a o s 语言通过实例模型层再将域模型层中描述的抽象领域概念具体化。在 实例模型层中描述的会议就是一个具体的特定会议，其应该带有举行这个会议所 要求的各粪属性描述，如会议地点、会议时闯、以及会议参热入员等信息。 2 , 1 。1 3 形式证接述层 形式化描述层魁k a o s 语言的内层描述语言。内部的形式化描述层为k a o s 语 言外部的概念模型层的元模型元素提供严格的形式化描述定义，同时也为爨标属 性使的描述和操作属性的前置或詹蔑条件蒋提供形式化的断言描述。 k a o s 谬言的形式化描述层采用时序逻辑语言 l e t 0 1 ，因此时间概念在k a o s 谱畜中占有重要的位置，例如元模缀层中的核心概念“目标”被定义成系统的一 组时序行为。当前，时序逻辑语言已经被扩展能够用于描述关于系统绝对时间的 实辩搡幸挈。扩震实时操作的关键 乍糟是使该种语言能够精确缝为现实应用中的实 时属性建模，而不用清楚地在描述中标明时间变量。 蠹层谮言在髓蕊语言中占有菲常重要豹位置，k a o s 静拜层语言语义依赖予 内屡语言的定义。内层语富由于外层语言的封装，而与外界隔离。一个k a o s 环 臻瓣菠蠲翥可以在完全不了簿蠢菇语言豹清况下筏翔癸层诺言遗孽亍霈求分季厅。痰 层与外层诺言的隔离也为内层语言的应用提供了灵活性。谯完全不改动外层描述 方式海涛掇下，嚣采分撰环境懿设诗砉哥蔽对内层语言送行鸯l 震，簇至是夔获薪 的形式化描述语言。 2 1 2k a o s 鹭标分解方法与a g e n t 的获取 k a o s 中a g e n t 的狱取和目标分解是个交织的过程。 k a o s 西萄莓标需浆分丰厅方法驭要开发系统的高层西标抽淑其需求。这种抽取需 求的方法由图2 2 中的活动组成。 + 数据壤赣 圈2 。2 ：k a o s 方法的目标精化过程 图2 。2 中的各个活动由数据依赖关缳限定执行顺序。这些活动可以势行竣耀时遴 ! 兰垒竺! 至茎箜誊查鲨皇垒s 塑! 垡堡塑整箜翌! 窭 行，但是在活动之间往往露一些交织关系。这就使得有些过程需要多次的迭代， 才能获得较为理想的分析结果。例如目标横型精化和可选择的a g e n t 模型精化就 是一个交织过程。下一节我们说明这些活动是如何处理的。 2 1 2 1 精化目标和对象模型 1 ) 识裂拐戆譬标 精化方法的第一步为从各种资源识别初始目标。这些资源包括交谈、分析可 剥爝载文楼、使建。凌节等。这一步我妇仅仪戆够季罄裂部分黧标。雯遴一步瓣藿蠡 将通过提出“w h y ”问题和提出“h o w ”问题识别。 21 形式化鼹标和识别对象 需求分解过程的下一步是形式化目标和引出与目标有关的对象。这一步由下 述啦交织的三步组成： 形式亿目标。 从目标定义中s l 导出对象。 定义对象和藩性。 在需求分解过程中，不断识别新目标中，也骚不断的执行目标的形式化和相应的 对象模型部分的 辔取工 睾。 3 、通过提出“w h y ”问题得到新目标 逶遭撬密“w h y ”窝舔褥笺受离罄嚣标，这步攫重黉。主簧表褒程以下 几个方面： 握密“w h y ”溺怒麓够浚囊提供罄奉骧疆豹上麓鑫标。谈聚上层露标 对于理解初始目标非常照要，对于识别其它的、被疏漏掉的重鞭子目标也很 重要。嚣么时姣终止鬟囊“剐”趣慧没鸯甓镳熬准粼 z a v 9 7 a 。鼹上震霾 标的追寻应该保持在系统的范围之内。 阉层的子最标霹以透过形式纯囊健方式获褥 d a r 9 6 】。 提出“w h y ”问题还可以为最初的子目标寻找可替代的予目标。 4 ) 通过提燃“h o w ”键裂耨曩标 需求分解过程的另外一步是精化目标氲到得到的子目标责任可以单独分配 n - 个a g e n t 。通过对已经识别的目标提出“h o w ”问题寒识鄹其予曩标，赢到 精纯出的子目标的责任可以分配给个单独的a g e n t 为止。 2 1 。2 2 精纯可选择豹a g e n t 模登 可选择的a g e n t 模型是谯目标抽取过程中逐步精化得到的。精化可选择的 a g e n t 模型戆步骤热下： 1 识别潜在的a g e n t ，并把目标的责任分配给a g e n t ； 2 ，在把基标责 壬分配绘a g 魄时褥弱a g e 珏 瓣接盈； ! ! 垒2 i 茎耋坌嫠查鎏皇黧篓! 垡生墼墼鳖翌童 3 通过操作和相关的条件实施目标。 2 1 2 3 目标精化和a g e n t 识别：交织的过程 精纯鼙标窝褥笺爵选择麴a g e n t 素饪帮接日是一个交缓过程。精位器标懿鼙静 是得到的予目标的责任能够分配给单个a g e n t 。因而潜在的a g e n t 信息会引导目标 精化过程。鏊标精诧过程骞下瑟静鼹令嚣剿据导 d a r 9 3 ： 1 当子目标责任可以分配给单个a g e n t 时，停止目标分解； 2 。壤优晷标到子翳标是为了最终予嚣捉要求较少粒潜在a g e n t 。 第一个原则提供目标精化过程停止的准则。第二个原则保证目标精化过程收敛。 在强标精化过程中，下面斡活动要反复迭代。 识别潜在的a g e n t 和它们的能力当目标精化过程可以停止时，应该定义潜在 a g e n t 的初贻信息和能力，势且用采引导糖化过程。 识剐目标责任的不可实现德在每次产生一个新目标甜都要检沓他的责任是 否可以分配绘一个单独的a g e n t 解决磊标赛任的不可实现骸如果目标凝有不可实现性，就要进一步精化目标 模型。 2 1 3k a o s 方法的优劣 k a o s 方法提出的面向目标的需求分析理论在需求工程研究领域得到了广泛 的支持，并被许多蓉名的软件工程方法采用作为软件系统开发前期用户震求分析 的一释手段。这种方法具有班下优点： 以目标为核心的分析方法。由于目标具有较高的需求稳定性，对于能够 遥应环境交纯焉灵活圭氇改变自己静a g e n t 来说其有重要的意义。所有 a g e n t 的变化和预动行为都必须以符合其服务的目标利益为原则。这为 蟊淘a g e n t 豹需求工程研究提供了可靠懿蒸磴。 目标表达需求的抽象形式与具有更高抽象程度的a g e n t 相一致。 嚣标佟为搦户提窭= | ；l 求熬一耱壹按方式，诖“蠲户”纛“开发者”双方 都能够很好地理解。 逶过“h o w ”亵“w h y ”熬撬运，叁上瑟下爨】基下嚣上遣分麟拐婚鼙椽， 较好地保诚了需求网标的完拯性。 采鼹多层攒述语言，易于瑾艇、方便修改、扩展灵淫等。 虽然k a o s 方法具脊很多优点，但也有自身的不足之处，如k a o s 方法始 终以目标的分孝斥为核心任务，a g e n t 橛念只是霹标分析过程中的一个爨髓壤 念。 - 依搦目标分析过程所获取到的a g e n t 还很杂乱，不系统，并存在大壁鳃 ! 坠窒i 至垄坌楚查鎏! 垒釜! 垡竺墼璧塑翌受奠一 冗余定义。 _ k a o s 方法采用时序逻辑作为萁内艨的形式化描述语言，甏多地侧鬣于动 态特性的描述，忽略了需求中状态特性的描述，尤其是a g e n t 自身的非 确定意念状态静播述。 - k a o s 方法简单地处理需求冲突问题。无法描述一些非离散的非确定控制 状态产生豹挚突麓蘧。 一当前k a o s 方法使用的时序逻辑语言基于离散时间城的前掇假设，对于连 续时勰域蕊淹题无法精确遮攘挺霹攥理。 2 1 。4k a o s 方法中的a g e n t i h - j 蘧 针对目前面向a g e n t 软件技术研究的火热形势，近年来虽然k a o s 方法也作 整了一些懑应嚣岛a g e n t 应焉特点瓣扩展【l e t 0 1 【l e t 0 2 ，僵是这辩扩震逐存在 许多问题。其中关于a g e n t 有一个很重要的问题。 麸本警蓊瑟对k a o s 方法孛豹嚣标分毒蓐蓬程浆套绥霹鞋看鬟，k a o s 中 a g e n t 的获取伴随着目标精化的过糨，是在目标精化过程中得到的。简单地说， 就楚采用遴过对裰始嚣蠡掇凄“蝌”窝“h o w ”等阕熬，皇上 嚣下或窭下瑟 上分析识别新的系统目标或精化已经识别的目标，依据最小依赖关系最终得到一 些对应于熬础子爨掭的基本霭求缝传杰g e n t 。 由于k a o s 方法本质上并不是个纯粹的面向a g e n t 成用系统的需求分析方 法。随羞鹾囱a g e n t 技术的发展，k a o s 方法虽然囊其居卷黔研究人员进弦了一 些预向a g e n t 需求分析的扩展。值由于其本质上没有将a g e n t 概念作为k a o s 方法的核心分拆对象来处理，而是仅仅将a g e n t 乍为一个辅助旦栋的分析概念， 因此在处理面向a g e n t 的需求问题上存在许多闯题。根据对k a o s 方法的分析， 我们认为其主要存在以下缺陷： 1 ) 由于k a o s 方法班目称酌分析为孩心，将a g e n t 对象作为目标分解的自然产 物。对于面向a g e n t 的浠求工稷所关心的重要问题，如为什么需要该a g e n t 、 懿 爵获敬a g e n t 等都没有绘窭稀确静分析