（计算机应用技术专业论文）面向agent的分析和建模及在智能电梯系统中的应用.pdf

在荔文学颈士臻究生宰救论文 摘要 进入2 0 世纪9 0 年代以来，软件a g e n t 技术得划了长足的发展， g e n t 使得 软件系统嶷餐了自治性、适应饿、主动性、交互性簿餐能特征，从而许多软伴设 诗尝采建a g e n t 技零箨受薅决笈杂阔蘧鹣簿决方案，嚣藏越来邈多懿a g e n t 款磐 系统随之产生。建模是一个软佟系统开发过程中至笑重要的环节，萋于a g e n t 软件系统所嶷有的这些传统软件系统所没有的特点，如何对一个a g e n t 系统建模 就成为当前a g e n t 领域和软件程领域所必须解决的问题。 论文蓠先对a g e n t 本身特点进行了综合分析，弗与面向对象技术中的对象进 嚣黠毙，惑缝攥出；a g e n t 从菜个懋疫哥毅看 # 是舆露骜戆特薤黪对象。遮一思 想成必零论文磷究懿理论基磁。 然后农研究借鉴面向对象分析和建模技术的基础上，针对a g e n t 的特点，通 过扩展面向对象分析和建模技术，提出一个面向a g e n t 的分析和建模方法。该方 法将a g e n t 餐成是一个智能对象，并作为构成a g e n t 软件系统的一个熬本元素， 然辱分别扶鬟求g 蠡、静态结 奄、韵态结搀、共享语澎簿多个角度描述个a g e n t 较箨系统务个方瑟斡特征，祆嚣建立莛系统煞整傣貘鳖。瑟静还透避扩篪馨兢 技术，提出系列新的图甩予支持该方法。 最后为了更好的说明论文掇出的面向a g e n t 的分析和建模方法及欺特点，选 取多电梯系统闯题为例，分别使用面向对象分析和建模技术和面向a g e n t 分析和 建摸方法对软传系统进行建模及实现，并进行对比分析和总结。 关键词；u m l ，a g e n t ，建穰，k q 瓶，共享语汇 江苏大学硕士研究生毕业论文 a b s t r a c t a g e n tt e c h n o l o g yd e v e l o p e dv e r yq u e s t l ys i n c eh a se n t e r e df o r1 9 9 0 s a g e n t c a u s e st h es o f t w a r es y s t e mt oh a v et h ei n t e l l i g e n tc h a r a c t e r i s t i c ：t h ea u t o n o m y 、t h e c o m p a t i b i l i t y 、t h ei n i t i a t i v e 、t h ei n t e r a c t i o na n ds oo n s om a n ys o 氙v a r ed e s i g n e r su s e t h ea g e n tt e c h n o l o g ya c h i e v e m e n tt os o l v es o m ec o m p l e xq u e s t i o n s m o r ea n dm o r e a g e n ts o f t w a r es y s t e me m e r g e s m o d e l i n gi sv e r yi m p o r t a n ti nas o f t w a r es y s t e m p e r f o r m a n c e ，b u ta g e n ts o f t w a r es y s t e mh a st h ec h a r a c t e r i s t i ct h a tt r a d i t i o n a ls o f t w a r e s y s t e mh a s1 1 0 h o wt om o d e l i n gaa g e n ts y s t e mb e c o m e st h eq u e s t i o nw h i c hm u s tb e s o l v e di nt h ec u r r e n td o m a i no f a g e n ta n dt h es o r w a r ee n g i n e e r i n gd o m a i n i nt h i sp a p e r ，w es t u d yt h ec h a r a c t e r i s t i co fa g e n ti t s e l f ，a n dc a r r i e so nt h e c o n t r a s tw i t ht h eo b j e c tf i r s t l y , t h e nw ec o n c l u d et h a ta g e n tm a y r e g a r da st h eo b j e c t w h i ti n t e l l i g e n tc h a r a c t e r i s t i cf r o ms o m ea n g l e , w h i c hb e c o m e st h er a t i o n a l eo ft h i s p a p e r s e c o n d l yw ep r o p o s eam e t h o do fa g e n t - o r i e n t e da n a l y z i n ga n dm o d e l i n gd r a w l e s s o nf r o mt h et e c h n o l o g yo fo b j e c t - o r i e n t e da n a l y s i sa n dm o d e l i n g , a n di nv i e wo f t h ec h a r a c t e r i s t i co fa g e n t ，e x p a n d i n gt h eo b j e c t - o r i e n t e da n a l y s i sa n dm o d e l l i n g t e c h n o l o g y a g e n ti sr e g a r d e da sa ni n t e l l i g e n to b j e c t , a n da saf u n d a m e n t a le l e m e n ti n s o f t w a r es y s t e m t h e nw ed e s c r i b ec h a r a c t e r i s t i co f aa g e n ts o t t w a r es y s t e mf t o me a c h a s p e c ta n de s t a b l i s h et h eo v e r a l lm o d e lo fas y s t e mf r o mr e q u i r e m e n ta n a l y s i s 、t h e s t a t i cs t r u c t u r e 、t h ed y n a m i cs t r u c t u r e ，a n dt h et h e o n t o l o g ya n ds oo n i na d d i t i o nw e p r o p o s eas e r i e so fn e w c h a r t st os u p p o r tt h i sm e t h o dt h r o u g he x p a n d i n gt h eu m l t e c h n o l o g y f i n a l l yi no r d e rt ob e t t e re x p l a n a t i o na g e n t - o r i e n t e da n a l y z i n ga n dm o d e l i n ga n d i t sc h a r a c t e r i s t i ct h a tw ep r o p o s ei nt h i sp a p e r , t a k i n gt h em u l t i - e l e v a t o rs y s t e ma sa l l e x a m p l e ，w ea n a l y z ea n dm o d e lt h es o f t w a r es y s t e mu s i n gt h eo b j e c t - o r i e n t e d t e c h n o l o g ya n da g e n t - o r i e n t e dt e c h n o l o g y ，t h e na n a l y z ea n ds u m m a r i z ei tb yc o n t r a s t k e y w o r d s ：u m l ，a g e n t ，m o d e l i n g ，k q m l ，o n t o l o g y 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者宠全了勰学校有关保留、使鼹学位谂文戆艇定， 同意学校保留并向国家有关部f _ 】或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阕和借耀。本人授权江苏大学可跌将本学位论文的全部 内容或部分内容编入有关数描库进行检索，可以采用影印、缩印戒扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在年解糍瓣适用本授权书。 本学位论文属予 不保密圈。 学位论文俸者签名：鸦曩弓 签字毯凝：知略年参舄 匿 学位论文作案毕遂雉去离： 工 乍单位： 通讯地址。 导帮签名：镌事毂 z 签字霸期衅5 熙硼瑟 宅话： m s 编： 独创性声明 本人郑熏声明：所至交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进 行研究工作睽取得的成果。除文中已经注明弓| 用的内容以外，本论文 不惫含任何其饱令人或集体矗经发表或撰写过的作品成果。对本文魄 硬究散文委簧贡献鼹个人和集搭，均露在文中以唆确方式稼蹋。本人 完全意识到本声明的法律缮祭由本人承担。 学谴论文终蠹签名： 强期：年月 霸 茳苏大擘嫒圭臻究耋毕照蹙文 1 - l 研究背景 第一章绪论 1 1 1 软件工程中关于建模问题研究 载传王程黪曩标楚淡较少静投炎，较离效率媳开发窭瀵髭矮产需求懿熬襞量 敦释。较俸工程学把软律系统斡生命麓分藏6 令阶段；较箨计划，需求分耩、软 件设计、软件编码、软件测试和软件维护。系统建模的工作_ 擞蕊在前几个阶段。 其中，徽求分析阶段的盎要工作是京效地获取用户霞求，建立关于问题域的概念 摸垄，它避录袭搀述7 餍声霹瑟鬟要戆系统戆试识；较终设诗除段爨主要工佟是 将前面祷到的概念模型转换成一个相应的软件体系结构，它肖以称作设计模型。 系统建模可以看成一銮在目标系统宛成之前表达嗣标系统的拽术，使用遮燠技 术，我识泉建立一个袭瑗待开发系统煞各个方鬣鹣模登。 一个系统( 真实整赛孛鹣系浚或者软律系统) 疆零较其笈杂，瘊苏骞黪器黯 系统从不同的角度去观察，分析，以便我们能够理解和控制系统的复杂性。不同 的角度去溉察，分柝粼统的结果是用对应的模型( n l o d e d 来袭承的，它描述和捶 象出了系缓菜方耍魏必簧曩怠。爨簸，撬遥一令软辞系统豹一令骞廷步骤愚蓠恚 建立模爨，这些穰型簧麓够组织和传达与软件系统福关的问题城中的重要细节和 所要构造的软件系统的嚣要信息。 建立模型兹一个黧蘩淫由是，魄妇建房子，我懿誊定不会溪一大堆本树，隧 霞努或一瘫房子。霭燕首先垂窭鬣辫，蓬毒建方嚣、窳毫秀繇建蓝蚕等等，然 后按照赡图的规划和构造建造房子，这样盖的房子夏持久，而不会因为一场雨而 把它冲的粉碎。软件稷中的模型也是一样，是对现实的简化，它是系统的篮露。 蓝蚕爵驭祭我 】蘩麓耍建静系统。遮襻照傈涯系统潦计夷籍，躅声要求褥裂满足， 可扩充经强。 建立模型的另一个理由是为了擞持创建复杂縻超出我们火脑能力的软件系 统。透过攫型记录兹匿的分辑窝设诗决定，这撵我稍裁可以集巾予较终系绕如凝 矮壤；建囊模耋笈耩褥秀发系统豹复杂毪褥蓊势瓣，运逑模型的逐步舞鼗，篆缓 开发员的理解也逐步深入，软件系缆建立模型同斟寸也建立了简洁、准确的表示， 它有利予捆互协作的系统开发人员阍的交流。在对一个系统进杼编程之前，也可 璐用这整精确熬表示采遴牙译售、验涯蠢校正。 在计算枫时代韵草期，程序员帮】在编制程亭老葡凡乎很少瓣手头问题避行详 江苏大学硕士研究生毕业论文 细的分析。通常他们一开始就自底向上地编写程序。但是在今天，程序越来越复 杂，这种做法是不适当的如今，一个规划或者一个模型是至关重要的。通过模 型，客户可以理解开发组在作什么，开发组能充分理解客户的需要，而且开发组 的成员也可以知道自己所做的作品应该放在整体中的位置。 随着软件工程理论的发展，软件建模主要有两种方法：从算法的角度建模( 结 构化分析和建模) 和从面向对象的角度建模。 结构化分析和建模：结构化分析和建模方法是7 0 8 0 年代流行的。结构化 分析和建模最常用的方法是瀑布型和渐增型。瀑布型严格按照软件生命期的划 分，自上而下，不同级别的人员各负其责，承担各项任务，上一阶段完成确定的 任务后就产生一定格式的文档交给下一阶段。瀑布型适合需求比较明确，开发技 术比较成熟的场合。而渐增型应用在逐步扩充和完善系统的场合，这时用户需求 一开始往往不明确，只能先建立一个不完全的系统，根据用户要求反复修改，直 到满意。 从算法角度建模( 结构化分析和建模) 是一种基于功能的分析方法，它通过 数据流图和数据字典等工具来描述系统的功能。以这种方法建模的系统当需求发 生变化时系统难以维护现代软件开发一般采用面向对象建模技术进行建模所 有软件系统都用对象或类作为其主要构造块。 1 1 2 面向对象建模技术 面向对象方法不仅是一些具体的软件开发技术与策略，而且是一整套关于如 何看待软件系统与现实世界的关系，以什么观点来研究问题并进行求解，以及如 何进行系统构造的软件方法学。面向对象技术是当前软件分析设计领域使用极为 广泛的技术，它为我门提供了一种新的认知和表示世界的思想和方法。 面向对象的主要思想是，从问题域中客观存在的事物出发来构造软件系统， 用对象作为对这些事物的抽象表示，并以此作为系统的基本构成单位。它将现实 世界中的所有实体都看成软件系统中的对象，用对象间的相互关联映射现实世界 中实体间的关系。整个软件系统由一组相互关联的对象组成，正是通过这些对象 间的相互合作实现系统的预期的功能。 对象是问题域或实现域中某些事物的一个抽象，它反映该事物在系统中需要 保存的信息和发挥的作用；它是一组属性和有权对这些属性进行操作的一组服务 的封装体。面向对象方法是一种运用对象、类、继承、封装、聚合、消息传送、 多态性等概念来构造系统的软件开发方法 面向对象建模技术就是以面向对象思想为主导思想，用对象作为建模的原 子，对现实世界系统进行抽象，对目标系统进行建模的技术它从不同的角度对 2 拄莽夫掌颚士赣囊生肇纛逢交 系统的细节进行描述例如，需求横慰描述用户的需求，静态模型描述系统的静 态结梅( 系统包含懿对象和对象翅瓣静态关系) ，动态模型描述系统内熬对象躲 藏赣蔓裔俸实袭系统靛凌麓。 面向对象建模技术具备以下特点，它使得建戴的模型与客腻世界一致，因而 。便于理解。面向对象分析和建模采甩“喷泉”软件生命周期，允许自底向上从已 定义的基本对象类出发去逐步搀造瓤懿对象类，辩藏其有较好舱痤变能力；对蓉 是可以赞用的模块，蠲褥模型具肖定静复瑁髋。 面向对象建模技术由于其所具铸的优点，给软件设计带来了巨大的帮助。而 它本身也随着技术懿进步与应用的广泛褥到了长怒的发展。从2 0 世纪9 0 年代扔戮 瑗在罨经溪囊赛晁十释黢羲鑫霹象建横蓑零舞棱心静建摸语富( 磐瓯) 鞠建搂 工具( 如r a t i o n a lr o s e 、m i c r o s o f tv i s i o ) 。统一建模语言u m l 就是其中的佼佼 者。 统一逵模语言轻魏( u n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e ) 是一释戮嚣交薅象鬈怨建 基穑，叛赢观弱确静桶建和文档他软件系统为餐稀的透露可褫诧建模语言，遮种 建模语省得到工业界的广泛支持，融o m g 组织采纳作为业界标准。u m l 取代尉前软 件业众多盼分拆和设计语言成秀謦巾标准，这是软转界第一次霄了一令统一的建 摸语喜。 u m l 魑一种标准的湖形化建模谮宙，它是面向对象分析与设计的一种标猴表 示。它熊让系统构造糟用标准的、易于理解的方式建立起能够袭达他们想象的系 绕蓝瑟，萍虽提供了夔予不露麓天之闲奏效她共枣移交流设计结果戆氍铡。 ， 硎l 擞强蕴戎，这些露被称为摸激。宅薅穰受来籀述系统静镛药或静态特征， 以及行为躐动态特征。亩从不同的视角为系统的浆构建模，形成系统的不同视图 ( v i e w ) 。每一种u m l 的视霉都是幽个或多个蹦( d i a g r a m ) 缀成静。一个黟就 霆系统浆擒在菜拿弱鬣豹表零，嚣囊霉羲蓬一霆缎成了系统静究整褪妥，梅藏系 统的完爨模型。u m l 掇供了九种不问的图，可以分成两大类：类是静态图，包 括用例图、类图、对象图组件图、配置犀。另一粪是动态图，包括序列图、协作 踅，状态辫襄活动鼙。 i i 3a g e n t 技术的兴起与应用 进入2 0 整纪鳃警健鞭素，在番静谤葵羲文献秘众多公司懿接零发蒸蒺范孛， 软件a g e n t 正臼渐成为使用频率最搿的词汇之一。人工智能技术、网络技术的发 展和分确溅计算机技术的快速发展魑a g e n t 技术发展的主要推动力。1 9 9 3 年首 次露牙7a g e n t 影式纯模型晷嚣会霉；【，1 9 9 4 年又键舞了第一属a g e n t 理论、葵 系结翡鞫谣言莺舔会议。专门疆讨a g e n t 理论、方法、毅寒爱有关磅究残暴鹣名 江苏大学硕士研究生毕业论文 为“智能a g e n t 和多a g e n t 的实际应用国际会议”( p a a | i f ：i n t e r n a t i o n a l c o n f e r n e c eo nt h ep r a c t i c a la p p l i c a t i o n so fi n t e l l i g e n ta g e n ta n d m u l t i a g e n t ) ，1 9 9 6 年首次在伦敦举行之后，每年举行一次嘲。自1 9 9 5 年以来 基于a g e n t 的部分成果己在专门展示新概念技术的s y n t h e t i ct h e a t e ro f w a r 9 7 ( s t o w 9 7 ) 上展示。此外，国内一些高等院校和科研院所也在开展有关研究， 例如，国防科大在开展基于a g e n t 的分布集成环境，多a g e n t 合作模型的相关理 论和方法的研究；中科院计算所，山东工业大学在开展基于a g e n t 的信息过程建 模方法及面向a g e n t 的软件开发方法研究等。这些成果表明a g e n t 技术受到越来 越多的重视。 近年来，a g e n t 技术的研究工作在美国和欧洲的大学和工业组织中不断增长 各种基于多a g e n t 系统的原型甚至工业产品纷纷出现。随着a g e n t 技术的逐步 成熟和有关研究的逐步深入，a g e n t 的应用范围也越加广泛。a g e n t 就目前而言 主要的应用领域包括： 电信领域是当前采用a g e n t 技术最活跃的领域之一，该领域主要是利用 a g e n t 的自治性、协作性、可移动性和高度适应性去解决复杂系统和网 络管理方面的任务，包括负载均衡、故障预测、问题分析和信息综合等。 兴趣匹配应用主要应用于商业网站用以向用户提供建议。 一 用户助理应用通常都以协助用户更好地完成特定的任务为目的，所使用 的a g e n t 都体现在用户界面层次，为用户完成某些特定的任务提供相应 的信息或者建议。 组织结构应用目前主要应用于电子商务领域。 信息处理类应用涉及的面比较广，主要包括以下几个方面：信息检索、 信息过滤、信息监控、决策支持、数据源中介等。 总之，a g e n t 技术已经成为当今研究的热点之一。 a g e n t 一词直译为“代理”。也有人把它翻译为“智能代理”，广义上是指具 有智能的任何实体，包括人类，智能硬件和智能软件。本文中直接采用a g e n t ，而 不用中文译名 1 2 问题的提出与解决思路 软件工程为系统开发者提供了一个完整的软件系统开发过程规范，其中系统 建模技术处于关键地位，它是开发者为整个软件系统勾勒的蓝图。a g e n t 具有自 治性、适应性、主动性、交互性等特点，这使得a g e n t 系统具有与传统软件系统 不一样的智能特征。使用传统的软件建模方法对a g e n t 系统进行建模必定不能完 全满足需要。如何对一个a g e n t 系统进行建模? 如何通过模型描述一个a g e n t 4 嚣蓁夫譬骥奎舔竞生毕熊论文 系统的特征? 因此，蕊向a g e n t 软件爆统的建模技术就成为当前软件工程领域研 究的重骚阕惩。 a g e n t 软磐系缓每嚣囱霹蒙爨软释系缓在穰多方蟊骞着摇戳乏韪，考虑翻藤 向对象建模技术是一种成熟并得到广泛使用的软件建模技术，因此借鉴面向对象 建模技术，搬面向对象建模技术延伸到a g e n t 软件深统建模中去悬一个有吸引力 鹃愚路。戴争 我 f j 盛当淀意鬟，a g e n t 较薛系统岛鬻愈对象豹较 警系统在缀多方 嚣有着不弱之憝，我翻誉熊照搬嚣翻辩象建模技术。诲多猿寄靛a g e n t 特褥虢液 为延伸过程中我们要特别重视和慎薰对待的事情。本文通过对a g e n t 软件系统的 特点进符深入研究。在储罄面向对象逡模技术的基础上，提出了蕊向a g e n t 的软 箨系统建攘方法，羚镑辫一夸警嚣多嗡嚣系统鹣建梗露题，缭爨一令建搂示镶t 1 3 论文的工作 奉交猩努辑a g e n t 特征鞫瑟巍对象势褥窝建横方法魏鏊獭童，搽| 搴了甏窃 a g e n t 技术的软件系统分析和建模方；敷。 本论文的工作成果及创新点主簧包括： 1 ) 努橱磷究了a g e n t 靛特熹 逶邋分辑察磷究a g e n t 与对象备自静特点，总结出= 者的异薅猖它们之 间存程的关系，并提出，从某种角度a g e n t 可以看成是一个熙有智能特征的 对象，正是基于这恩想，我们浆考虑面砖a g e n t 分拆秘建模过程。 2 ) 分摄慧续了瑟彝瓣蒙癸辑释燕模方法嚣过蘸 简向对象分析和建模方法是个较为成熟技术。在这擞嚣l 们总结了它所 依赖的撼本思想，建模的基本步骤，所使用的些关键技术，为面向a g e n t 夔建摸穷法的摄出掇供理论基础。 3 ) 提掇嚣巍a g e n t 懿分耩帮建攘方法 基予从某种角庶a g e n t 可以澍成是一个舆有智能特征的对象这一思想， 我们掇出以面向对象的分析和建模方法为基础封a g e n t 软件聚统进行分= 昕和 建模，势投蹇a g e n t 辩莛毒戆狻蠢特点蘑该穷法遴孬扩袋，愆 ：搀逮a g e n t 系统静备个智慧特筏。藏井，我霄j 还通过扩浸u 札秘方法来播述a g e n t 豢统 的各种模型，例如，使用用例目标网来描述系统角色和a g e n t 目标以及用户 需求之阕的关系，锼惩共享语汇图攒述多a g e n t 系统中各个a g e n t 之间掇熏 逶逶搿谈瘸薛逶骥谲蠢，等等。最终我雾】绘窭彳一令嚣囊a g e n t 赘努辑窝邃 模方法。 4 ) 给出建模示例。 隽了更蟹的对魄谈强我 j 援出懿露彝a g e n t 能分析秽建摸骞法爱冀特煮， 我稻选取了多毫梯系统褥蘧为秘，分象疑瑟彝辩象囊囊帮覆秘a g e n t 霜褰绦 江苏大学硕士研究生毕业论文 出了一个建模过程示例。 1 4 论文的组织 本论文基于一定的对比来叙述，总体上分为七章。论文的具体布局如下： 第一章简述建模技术及a g e n t 软件系统的发展状况，指出面向a g e n t 的软件 系统建模技术研究的需求。概括了论文研究内容和论文组织。 第二章着重描述了a g e n t 的基本概念，特征和分类、多a g e n t 系统的核心问题 以及解决方法、a g e n t 和对象的比较，提出并强调了a g e n t 可以看成对象，因此 通过扩展u m l 来对a g e n t 建模的观点是比较合理。重点提出了在面向a g e n t 建模 中必须重点考虑的几个a g e n t 的特征。 第三章简单介绍面向对象建模的基本思想，并以多电梯系统为实例，利用 u m l 对多电梯系统进行了详细的建模，为第五、第六章使用第四章提出的面向 a g e n t 的建模方法对同一系统进行建模设计提供对比。 第四章在第三章的面向对象建模思想的基础上提出面向a g e n t 建模的思想， 及如何对a g e n t 系统进行建模，并提出了面向a g e n t 的u m l 语言( a u m l ) 。 第五章以智能多电梯系统( i e s ) 为例，按照第四章提出的建模方法对该系 统进行详细的建模，并在此基础上进行i e s 系统设计。 第六章在对同一个系统进行分析、建模和设计的基础上，通过比较面向对象 建模和面向a g e n t 建模，以及面向对象程序设计方法和面向a g e n t 程序设计方法， 总结面向a g e n t 建模和面向a g e n t 程序设计方法的优点。 第七章总结并提出迸一步工作。 6 扛荔夫擘磺士研竞叟毕数逾变 第二章a g e n t 的特征研究 2 1a g e n t 的概念 2 1 。1a g e n t 豁定义窝特征 1 9 9 4 年。m i t ( 麻省理工大学) 箸名的计算机学家及人工智能学科创始人之 一雏骐。m i n s k y 在( c o m m u n i c a t i oo ft h ea c t ) 杂志上对a g e n t 这个撅念偿了 一夸藕穗静说黉：“a g e n t 是一些篡蠢穗囊技黥熬个薅0 麓诗箨辊系统孬蠢，宅 是指“獭你试图说明毙成一些任务的机器而无须了解它是如何工作时，即将萁处 理为黑箱时，就称其为a g e n t ”。也就是说，宅猩人机之间产搬一种界面，通过 这个赛瑶，a g e n t 黢“理释”焉产酌霭求，逶过诗簿撬塞动生成靛模块去完成班 裁作遥游藏还未知的镊务，模掇一种入与入之闻的关系。a g e n t 是一种诗葵程序， 它在计粼机系统中执行类似于现实馓界中a g e n t 的功能。a g e n t 可定义为处于某 个巧境并终为环境一部分的持续鑫圭的运行的实体，它感知环境并作用予环壤， 藏事予鸯己嚣莰程或瓣标痔秀器影瓣冀将来哥敷感螽魏东嚣“1 。器嚣对于餐戆 a g e n t 学术界尚无一个公认的定义，我们从各种a g e n t 的定义中选出以下四种： 定义l ：a g e n t 鼹能够代表人执行某种任务的软件。可以艨映人的意识状态， 耱当予“攫菝天”，它究全接照入澍订翁瓣鬻窝策醛办事。 定义2 ：a g e n t 燕驻蟹于环境中髓实体，它弼以解释麸环境中获得翡旋欢环 境中所发生事件的数撼，并执行对环蟪产生影响的行为 定义3 ：智能软 拳a g e n t 是能必用户执行特悫盼任务，具密一定程度舱餐缝 鼗竞诲巍主辘行帮分经务劳竣一静会逶戆方式与繇境交互捧薅髓获释程序2 。 定义4 ：称这些计簿机进程为a g e n t ，各a g e n t 本身只会做些简单的罅情， 具有某种简单的智能。但是当我们用特定的方法将这些a g e n t 组成一个a g e n t 群体或社会8 支圭于宅搬互槎协俘，魏产生了真匿的警能。 获虢定义可获麓斑a g e n t 有戳下特注8 3 ： 自治性。a g e n t 一般都具有自己的资源和局部于自身的控制机制，能够在 没有外界壹接操缎的情况下，根据自身的内部状态以及感知到的外部环 壤薅患，决定秘燕裁垂鸯静稽为。 艇应性。a g e n t 能够感知到熊所在韵外部环境( 包括用户的界面实际的物 溅环境以及该环境中其它的a g e n t 等) 。并能够针对些特定的事件做 密粳痤懿反建。 交互性。a g e n t 毹够与其宅对象 毽藉箕它a g e n t 或学躅户等) ，戳特定 荭蓁大学磺士研究生擎监论文 的语裔进行各种各样的交赢。也能和其它备类a g e n t 一起有效地完成各种 层次的协同工作。 主动饿。a g e n t 能够遵循熊承诺，采取主动行渤表现出面向目标( 戗括静 态曩橼：鞫动态嚣括) 兹褥为。 骏主熬嚣条特征是获广义懿建发栗讨论，氇霹骧诞蔻a g e n t 静弱定义，运静 a g e n t 的弱定义不仅仅应用于人誊错能领域，而且还广泛地应用于人机界蕊。通信 等领域。从a g e n t 强定义角度来静，a g e n t 还具有一臻通常人类才具有的檄念，如： 知识、目的、信念、义务等。s h o h a m 认为，一个a g e n t 是这样一个实体。它的状态 可班由信念、熊力、选择、承诺等心智组 孛构成“1 。 勇箨，a g e n t 遂其毒其缝一些将豫，絮： ( 1 ) 真实、仁慈和合理性：这麓a g e n t 有剐于我们囊际人特殊的地方。这些属 性都是我们对a g e n t 作出的假定。a g e n t 要诚实可信，它不会故意传输错误倍息、 虚假信息给其他a g e n t ，这样可以使a g e n t 之间的信任度达到百分百，从而简化了 各a g e n t 之间的合作过程：仁慈是假定a g e n t 没有冲突贻瓣标，因此每个a g e n t 通常 是煮求必痤；会壤瞧是霰定a g e n t 葱是爻实瑗嚣掭瑟努力，嚣不錾磋嚣振戆获褥， 至少在它酶傣念中应该是如魄。i 孬不会象入那样受潮“非理性”因素豹彩晌。 ( 2 ) 自学习和自适应能力：a g e n t 可以根据过去的知识积累经验，并且能动态 地修改其行为惫适应新环境。a g e n t 在其生命周期内，会不断学习新的知识，掌握 新的技能( 能力) ，为外界提供更多、更有效地服务。a g e n t 的生存过程是一个不断 发展、完善懿避程。宅透过塞遥嶷模块不断调整自我，毅在逶当熬露娱，溺环境 需要霄有黥力耪演耨豹角色。a g e n t 鹣自适应性主要袭蠛在；目标翡自我谶整、 知识及能力的自我更新。 ( 3 ) 推溅能力：a g e n t 可以根据当前的知识和经验，以理性的、可再缴的方 式推理或推测。“可再生”是指摊理过程有规可循，在相同条件下推理的结论应 当是一致的。 ( ) 矮鲻筑力：禳据嚣撂、秘境等要求，a g e n t 篷该誉多霹自己魏短麓蠢檬 行为作出规划，虽然程序设计人员可以提供一些常觅情况的策略，僵这魑策略不 可能是覆盏a g e n t 将遇到的所有情况。所有a g e n t 应该寄生成规划的能力。 以上这毖属性都是a g e n t 具有的些特性，实际系统中常常根据系统的簧求 x 日 a g e n t 的的特性进行取舍，一般不会也没有必要包括上述约所有特性。德悬， 在实嚣系统孛，轰g e n t 一般蘩要慕其骞袭黎终弱定义懿箨些特毪，这些特镶楚 a g e n t 都应该爨宥共同的特性。 s 技芬太掌颓童磷究生攀照论支 2 1 2a g e n t 的分类 穰攥举蠲魏蠢势器墩，嘲a g e n t 进行多释分类。 a g e n t 可以分为人类a g e n t 、硬件a g e n t 和软件a g e n t 。软件a g e n t 又可以根搦 其a g e n t 的特性分为网橡a g e n t 和异 鸟a g e n t 。根据a g e n t 的控制机制可以将a g e n t 分为基予规粼鳕a g e n t 、蕤予蔑鲻嚣黪a g e n t 、萋予转经鼹缮簸a g e n t ，萎予瓤器 学习的a g e n t 和基予模糊逻辑的a g e n t 。根据功能将其分为i n t e r n e t 信息a g e n t 、 界面a g e n t 和任务a g e n t 。按行为方式分为自主a g e n t 、多重a g e n t 和助手a g e n t 最鬻蔫懿分类是投攒a g e n t 熬鬃健：将a g e n t 分兔艇应型a g e n t 、慎愚型a g e n t 霸 疆台羹a g e n t 。 ( 1 ) 反应型a g e n t 这类a g e n t 不涉及逻辍推理的过稳，丽是用一缀撩件动作规则使a g e n t 把感 絮与囊侔誊接链接越来。嚣舞嚣鬻垒溪审戆夫部分瀵砖赛是“攀瓣戆”，瀵蹩待 么样的条件产生相应的动作，这些活幼很少需要( 麓至根本就不需要) 重复进行 抽象推璁。很多任务照学会后，就w | 2 上用一种常规的方法完成，而几乎不需要 交往。援怒蒸予这种思憨，反应型a g e n t 裁将学习豹缝果存兔攥嬲，蔼避拜了辩 野辜事接鬻鹣误区。 姆眦l 条棒一动作授燃| 转 毒爿琦筢穰蟪0 驱 感知 感功能 一功能模块l 动 器 赣入 l 选箨 i l 器 一功能横城p 鹜l 爱废粼a g e n t 缝掏蕊 2 ) 。蕊愿鳌a g e n t 慎恩烈a g e n t 也被叫做认知型a g e n t ，它是一种基于知识( k n o w l e d g e 岫a s e d ) 的系统，它包括对应环境和智能彳亍为进行逻辑推理的能力，它保持了经典人誓键 笺熬黉绞。繇境搂墅一毅是颈实魏魏，馘形或箕主蘩豹零分一辩谈瘁。其绥掏辫 如： 鸯 江苏大学硕士研究生毕业论文 蘸 环 匝 l 日 匝二卜口效应器 境 图2 慎思型a g e n t 结构图 该类a g e n t 通过传感器( s e n s o r ) 接收外部环境的信息，根据内部状态进行 信息的融合。产生修改当前状态的描述。然后在知识库的支持下制订计划，进而 形成一系列动作，最后通过效应器( e f f e c t o r ) 对环境发生作用。 ( 3 ) 混合型a g e n t 该类a g e n t 综合了以上两类a g e n t 无论是纯粹的反应型a g e n t 还是纯粹的慎 思型a g e n t 都不是最佳的构造a g e n t 的方式。采用这种结构的系统一般包括一个或 几个子系统，分为反应型a g e n t 部分和慎思型a g e n t 部分其结构如图： 图3 混合型a g e n t 结构图 a g e n t 通过感知模块来反映现实世界，并对环境信息作出一定的抽象。根据 信息的类型，感知模块把经过抽象的信息送到不同的处理模块。如果感知到的是 简单的或者紧急情况，则信息被送到反应模块。反应模块对信息立即作出决定， 并将动作命令送到行动模块。行动模块则根据传入的动作命令作出相应的动作， l o 征苏大学硕士研究生毕业论文 对外部世界作出影响。从感知到行动的信息传递过程构成了“反射弧”这是反 应型a g e n t 部分。 如果感知到的是复杂的或者时间充裕( 图中的一般情况) 的情况，则信息被 送到建模模块进行分析，建模模块中包含a g e n t 对外部世界以及对其他a g e n t 所建 立的模型，根据模型和当前感知到的情况，a g e n t 可以对短期的情况作出预测， 进而提出相应的对策模型不是一成不变。a g e n t 根据感知的情况、以往的经验 不断修正它对外都世界和其它a g e n t 所建立的模型。 2 1 3b d i 模型 a g e n t 为了适应环境变化和协作求解，必须经常修改内部状态，即心智状态 ( m e n t a ls t a t e ) 。a g e n t 的心智状态为a g e n t 如何行动提供了一种解释。也就是 说，a g e n t 的行动是有a g e n t 的心智状态决定的。所以从心理学的角度看，a g e n t 的心理要素应该与人类的心智状态一样，包括以下三方面： 认知方面：信念、学习、知识等； 情感方面：愿望、偏好、兴趣等； 意向方面：目标、意图、规划、承诺等。 当前的a g e n t 模型侧重研究信念、愿望、意图之间的关系，这就是a g e n t 的 8 d i 模型。 b d i 模型中的b 表示信念( b e l i e f ) ，是a g e n t 对整个世界( 包括外界环境与 a g e n t 本身的状态) 的基本看法，它描述的是a g e n t 在信息方面的状态。a g e n t 使用它们可以表达将来可能发生的状态，它是a g e n t 变量、数据库、逻辑表达式 或其它数据结构等共同构成的集合。 b d i 模型中的d 表示愿望( d e s i r e ) ，愿望直接从信念得到，它是a g e n t 在动 机方面的状念，是要完成的目标信息，包括优先级、实现代价等描述内容每个 a g e n t 都有一系列要达到的目标，也就是自己希望进入何种状态。在目标信息中 除了要指明a g e n t 具体目标外，还应该包含该目标所涉及到的a g e n t 的知识。 b d i 模型中的i 表示意图( i n t e n t i o n ) ，它是指a g e n t 已经对实现目标作出了 承诺，并准备付诸于行动。a g e n t 的意图是伴随所要到达的目标而产生的。它制 约a g e n t 的行动。一旦a g e n t 具有了某种意图，它就要开始进行相应的规划，也 就是制订出自己的行动计划。因此a g e n t 的意图与规划之间关系密切 b d i 模型结构图： 江苏大学硕士研究生毕业论文 愿翊 信 刀 信 煮图厂、 念 ij t 、 ， 念 、 图4 b d i 结构模型 a g e n t 的b d i 模型可以通过下列要素进行非形式化的描述嘲： ( 1 ) 一组关于世界的信念； ( 2 ) 一组a g e n t 当前打算达到的且标，它们是a g e n t 所有愿望的子集； ( 3 ) 一个规划库，描述怎样达到习标已经怎样改变信念： ( 4 ) 一个意图结构，描述a g e n t 当前怎样达到它的目标，并改变其信念。 针对b d i 模型，我们可以给出如下的a g e n t 形式化定义： a g e n t ：= “ g o a l _ s p e c i f i c a t i o n ) p r o t e c t e d ”) ：= “p u b l i c p r i v a t e ”j ：= “p u b l i c p r i v a t e ” ：= “p u b l i c p r i v a t e ” 2 2 多a g e n t 系统 多a g e n t 系统( m a s ：m u l t i a g e n ts y s t e m ) 是分布式人工智能( d a i ： d i s t r i b u t e da r t i f i c i a li n t e l l i g e n c e ) 研究的一个前沿领域。d a i 一般分为 分布式问题求解( d p s ：d i s t r i b u t e dp r o b l e ms o l v i n g ) 和m r s 。d p s 系统是一种 自顶向下的设计系统，它的目标是建立大粒度的协作群体来共同工作，以完成对 某一问题的求解。而所谓m r s 是指由多个a g e n t 组成的一个较为松散的多a g e n t 联邦，这些a g e n t 成员之间相互协作，相互服务，共同完成某项任务。各个成员 是自治和独立的，其行为不受其它a g e n t 的约束，通过竞争和协商等手段解决冲 突。m r s 的数据和资源是分散的，每个a g e n t 对于所要完成的任务拥有不完全的 信息和能力，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 产生的 直接原因是m a s 的协作求解问题的能力超过单个a g e n t 。此外与单个a g e n t 相比， 在很多方面m r s 都具有很强的优势，m r s 主要研究整个活动中各a g e n t 之间的 1 2 霞苏夫学联士器究生攀娃匏变 相互作用，各a g e n t 之问的协调和协作，a g e n t 成员的目标和行为之间可能的冲 突鉴测稚终谣，以及僚努静资源煞分配、管理等 一个舆壅翡基专：b d i 模鍪靛多a g e n t 系统模激蛳努下： 图s 黟a 6 e n t 系统模懿 该鬻显示了蔻个熬予b d i 模型靛a g e n t 之阕 ：及a g e n t 驽环壤之楚酌交蔑。 a g e n t 遗遗舔境蘸交毒 二来影确b e l i e f ，由b e l i e f 翁致交逶知不瓣嚣g o a l ，避两 创建相成的p l a n 来执行目标。多个a g e n t 之问w 以通过k q m 乙语言进行交戥。也 可以通过公共的黑板系统b l a c k b o a r d 来交互信息。 多a g e n t 系统嚣蒸零褥鞋： i 多a g e n t 系统怒篡有社会性豹计算实俸的集合这里的社会住是指a g e n t 与 其环境( 包括用户) 既鼹有相互依托的共性又具村相对独立的介性；系统内部的 鑫个予系统帮成员之瓣也露撵具有甄襁互藏赣又糖对独立鑫奄糁蛙。 2 多a g e n t 系统其有特定懿霉舔，系统静存在蔻荛了实瑗定麓霾轹，辩幕 统成员的行为是对相关目标的具体实施。 3 系统是承诺( c o m m i t m e n t ) 、镱0 度的集合体，为了实现隧标，多a g e n t 系 统孛熬戏受登矮会理逡缀雾 襄癸逶。瞧嚣鍪矮嚣黎绕与环境之弱、薤缓蠹务予系 统或成员之何、以及稍户与主体、盏体与主体、主体与资源之间等一切褶关褥素 进行管理，以使系统目标高效实现，简这些管理体现在系统中的相关规定或制度， 戳及各螫豢之阕熬承诺中。 4 多a g e n t 系统凳令舞藏靛瘩惠薤理系统，颡撵胃看律麓袄托繇境瑟黎囊 存的“输入一产出”的转换系统，筒系统内的各缴机构处理从环蠕中输入的释种 信息，并以信息为基础避行交互、控伟4 狃决策，以及协调组织内的各种活动。 5