（计算机科学与技术专业论文）基于准则和策略的自治式多agent服务协同体系研究.pdf

浙江大学博士学位论文摘要 摘要 企事业单位借助虚拟组织f v o ) 的优良特性，可以迅速捕捉全球范围内的商业 机会和可用资源，实现效益最大化。随着面向服务的体系结构( s o a ) b 益成熟并 得到i t 业的广泛支持，服务协同方式正成为v 0 开发和运作的主流。然而，在建 立虚拟组织，进行服务的共享和组合过程中面临巨大的管理复杂性问题，通过引 入自治计算技术，建立具有自主管理能力的系统，能够解决该问题，把系统管理 人员从高度复杂的系统管理任务中解放出来。然而，在v o 中引入自主管理性质 存在一些理论和实践上的挑战性问题，最突出的就是如何建立能用于推理自治计 算行为的抽象理论模型及其实现机制，使得尽管自治计算元素( a u t o n o m o u s c o m p u t i n ge l e m e n t , a c e ) 追求各自的私有目标，仍然可以信任他们能够协作完成 v o 期望的全局目标，解决因个体行为难以预测和控制而导致的协同效应“可信” 危机问题，进而实现高性能v o 。 。 为此，本文提议研究基于准则和策略的自治式多a g e n t 服务协同体系 ( a u t o n o m i cm u l t i a g e n ts e r v i c ec o o p e r a t i o ns y s t e mb a s e do nn o r ma n dp o l i c y , a m s s n p ) ，去解决自治计算面临的“可信”危机，进而用可信的自治v o 去克服服 务协同方式的局限性，解决管理复杂性问题，最终实现高性能v o 所具有的优良 品质( 服务协同的按需自行组织和优化、应用情境驱动的白适应与自主演化等) 。 本文给出了新型多a g e n t 系统理论模型和架构，并进一步阐述了高性能v o 所具 有的自组织功能，主要工作与贡献包括如下四个方面： 1 ) 研究了单a g e n t 思维状态问题，提出了动机扩展的a g e n t 思维状态模型 n p c d - a g e n t 。单a g e n t 思维状态模型是多a g e n t 理论的基础。n p c d - a g e n t 模型将动机分为社交行为准则类义务、策略类义务、契约准则类义务和内部 愿望，充分考虑了a g e n t 行为决策所需要的动机因素，通过给予动机算子新的 语义解释以及给出动机冲突消解模型，提高了目标产生的合理程度。实例分 析表明，该模型使得a g e n t 行为决策过程更加理性。 2 ) 研究了多a g e n t 理论问题，提出了基于准则和策略的多a g e n t 协同理论。该理 论模型基于量化一阶多模态逻辑，作为基于准则和策略的新型多a g e n t 系统的 理论基础，建立逻辑框架及其逻辑语言n p m c t ，对多a g e n t 协作求解过程进 浙江大学博l 学位论文摘要 行了形式化描述。模型中引入策略的定义，并在此基础上，给出了新的能力 定义，区分动机的表现形式，给出了任务分解分配过程的描述，阐述了理性 协商过程以及契约执行和异常处理过程。实例分析表明，该理论模型全面描述 多a g e n t 协作过程，并且在协作中从理论上消除了“可信”危机问题。 3 ) 研究了多a g e n t 系统实现问题，提出基于准则和策略的多a g e n t 系统架构。该 架构作为基于准则和策略的新型多a g e n t 系统的实现模型，分为宏观调控层、 微观行为层和连接层。宏观调控层制定应用域e 机构和相应的协同行为准则， 作为宏观调控a c e s 开展服务协同的规范；微观行为层建立策略驱动的a c e 自主管理模式，去实现“宏观调控一微观行为”的映射；连接层支持宏观调控 准则约束的实施。实例分析表明，该架构使得自治个体a g e n t 能够遵守社交行 为准则约束，从而a g e n t 的协作行为，进而多a g e n t 的协同行为变得可控、可 预测、进而可信，在实践上解决了“可信”危机问题。 4 ) 研究了多a g e n t 系统的运行机制问题，提出了基于协同网和适用情景的w e b 服务自动组合方法。w e b 服务的自动组合能依据商业需求实现服务的快速组 装，是实现高性能v o 的自组织能力的关键技术，同时也实现了v o 作为自 治计算系统所具有的自配置特性。本文提出的基于协同网和适用情景的w e b 服务自动组合方法采用拆分组合的思想。它首先为用户期望的每一个目标服 务输出生成完备协同网集，然后通过协同网的组合生成满足用户需求的大粒 度组合服务，最后通过综合适用情景对组合服务进行选择，返回最佳组合服 务。实例分析表明，该方法具有搜索空间小、速度快和成功率高等特点，能 较好的满足用户需求。 关键词：虚拟组织，s o a ，自治计算，准则，策略，a g e n t 思维状态模型， 多a g e n t 系统，服务组合 浙江大学博士学位论文a b s t r a c t a b s t r a c t w i t l lt h ea g i l e t e m p o r a r ya n dd y n a m i cn a t u r eo f v i r t u a lo r g a n i z a t i o n , e n t e r p r i s e s c r nc a t c ht h ec h a n c e sa n dr e s o u 蝴a l la r o u n dt h ew o r l dq u i c k l ya c c o r d i n gt od y n a m i c b u s i n e s sr e q u i r e m e n t sa n dm a n a g e m e n ts t r a t e g i e st om a x i m i z et h ep r o f i t w i t ht h e s u p p o r t i n g o f i ti n d u s t r y , s e r v i c eo r i e n t e da r c h i t e c t u r eb e c o m et h em a i ns t r e a mo fv o d e v e l o p m e n t h o w e v e r , i nt h ep r o c e s so f v ob u i l d i n g , w ef a c et h ep r o b l e mo f c r i s i so f c o m p l e x i t yo fs y s t e mm a n a g e m e n t a u t o n o m i cc o m p u t i n gt e c h n o l o g y ( a l w a y sb e i m p l e m e n t e db ym a st e c h n o l o g y ) c a ns o l v et h i sp r o b l e m h o w e v e r , t ou s ea u t o n o m i c t e c h n o l o g yh a si t sp r o b l e m ，t h em o s ti m p o r t a n to n e i sh o wt ob u i l dt h e o r ym o d e la n d i m p l e m e n t a t i o nf r a m e w o r kw h i c h c a nb eu s e dt oc o n t r o lt h eb e h a v i o ro f t h ea u t o n o m i c i n d i v i d u a l ，、i t l lt h i sc o n t r o l ，w ec a nb e l i e v et h a ta l t h o u g ha u t o n o m o u sc o m p u t i n g e l e m e n t ( a c e ) i sp u r s u i n gi t so w ng o a l ，w ec a na l s ob e l i e v et h e i rc o o p e r a t i o nb e h a v i o r c a na c h i e v et h eo v e r a l lg o a l ，s o l v i n gt h eb e l i e v a b l ec r i s i sp r o b l e m ，a n dt h e n i m p l e m e n t i n gh i g hp e r f o r m a n c ov i r t u a lo r g a n i z a t i o n o nt h eb a s i so ft h ea b o v ei d e a s ，t h i sp a p e rp r o p o s e dam o d e lo fa u t o n o m i c m u l t i - a g e n ts e r v i c ec o o p e r a t i o ns y s t e mb a s e do nn o r l na n dp o l i c y , t os o l v et h e b e l i e v a b l ec r i s i sp r o b l e m ，a n dt h e nt oi m p l e m e n th i g hp e r f o r m a n c ev i r t u a lo r g a n i z a t i o n t h em a j o rw o r ka n dc o n t r i b u t i o n sa r ea sf o l l o w s ： f i r s t , w ep r o p o s ea na g e n tm e n t a ls t a t em o d d - n p c d - a g e n te x t e n d e db y m o t i v a t i o n t h i sm o d e lc o n s i d e r sa l lo ft h em o t i v a t i o n i n g r e d i e n t sw h i c ha r e n e c e s s a r yi no u rs y s t e m ，a n dd i v i d ei ti n t of o u rp a r t s ：s o c i a lb e h a v i o rn o r mo b l i g a t i o n , p o l i c yo b l i g a t i o n , c o n t r a c tn o r mo b l i g a t i o na n di n t e r n a ld e s i r e t h r o u g ht h en e w s e m a n t i c i n t e r p r e t a t i o n o fm o t i v a t i o n o p e r a t o ra n dc o n f l i c ts o l v i n g m o d e lo f m o t i v a t i o n , t h eg o a lg e n e r a t e da r i t h m e t i ci si m p r o v e d t h ea n a l y s i so fd e m o n s t r a t i o n s h o w st h a tn p c d - a g e n tm o d e lm a k e st h ed e c i s i o nm a k i n gp r o c e s so fa g e n tm o r e r a t i o n a l 一 s e c o n d ，w ep r o p o s eal o g i cf r a m e w o r kf o rm u l t i - a g e n ts y s t e mb a s e do nn o r m 浙江大学博士学位论文 a b s t m e t a n dp o l i c y t h em o d e li sf o r m a l i z e db ye x p r e s s i n gi ta sa t h e o r yi naq u a n t i f i e df i r s t o r d e rm u l t i 。m o d a ll o g i c t h i st h e o r ym o d e ld e s c r i b e st h ep r o c e s so fm u l t i - a g e n t c o o p e r a t i o n ，f r o mi t sb e g i n n i n g ，w i t ht h ee n t i r ea g e n tr e c o g n i 五n gt h ep o t e n t i a lf o r c o o p e r a t i o nw i t lr e s p e c tt oo n eo fi t sg o a l t h r o u g ht ot e a me x e c u t i o n t h ea n a l y s i so f d e m o n s t r a t i o ns h o w st h a tt h et h e o r ym o d e lc a nd e s c r i b et h ew h o l ep r o c e s so f m u l t i a g e n tc o o p e r a t i o n , a n ds o l v et h eb e l i e v a b l ec r i s i sp r o b l e mi nt h e o r y t h i r d ，w ep r o p o s ea ni m p l e m e n t e df r a m e w o r ko fm u l t i - a g e n ts y s t e mb a s e d o nn o g ma n dp o l i c y t h ei m p l e m e n t e df r a m e w o r ki sd i v i d e di n t ot h r e ep a r t s ：n l a e r o r e g u l a t i o nl a y e r , m i c r ob e h a v i o rl a y e ra n dm a c r o - m i c r oc o n n e c t i o nl a y e r i nm a c r o r e g u l a t i o nl a y e r , w ed e f i n ee l e c t r o n i ci n s t i t u t i o no fd o m a i na n ds o c i a lb e h a v i o rn o r m o fi tt or e g u l a t et h eb e h a v i o ro fa g e n t ；i nm i c r ob e h a v i o rl a y e r , w ei m p l e m e n tp o l i c y d r i v e na u t o n o m i ca g e n tm o d e lt om a pm a c r or e g u l a t i o ni n t om i c r o b e h a v i o r ； m a c r o - m i e r oc o n n e c t i o ni su s e df o rc o n n e c tt h ea b o v et w ol a y e r s i nt h i sm u l t i - a g e n t s y s t e m ，s o c i a lb e h a v i o rn o i t f lc a nb ei m p l e m e n t e da n dt h e nt h ep r o b l e mo fb e l i e v a b l e c r i s i si ss o l v e d l a s t , w ep r o p o s ea na u t o m a t i cs e r v i c ec o m p o s i t i o nb a s e do nc o l l a b o r a t i o n n e t w o r ka n dc o m p a t i b l es c e n e t h i sa p p r o a c hm a k e s 峨o ft h e c o l l a b o r a t i o n n e t w o r ka n dc o m p a t i b l es c e n et h r o u g ht h r e es t e p st oa u t o m a t ec o m p o s i t i o no fw e b s e r v i c e s i tf i r s tb u i l d sac o m p l e t e c o l l a b o r a t i o n - n e t w o r kf o re a c ho u t p u tt h a tau s e r a s k sf o r ；t h e ni tc o m b i n et h ec o m p l e t e - c o l l a b o r a t i o n - n e t w o r ko f e v e r yo u t p u ti n t ot h e c o m p o s e ds e r v i c e ；a t t e rt h a ti tc a l c u l a t e si n t e g r a t i v ec o m p a t i b l es c e n es i m i l a r i t yd e g r e e f o r s e l e c t i n gt h ef m a lc o m p o s e ds e r v i c ew h i c hi sr e t u r n e dt ot h eu 跎a t ot h e c h a r a c t e r i s t i c so f t h i sm e t h o di n c l u d eas m a l l e rs e a r c hs p a c e ，g o o d e f f i c i e n c ya n dh i g h r a t i oo fh i t i tc a ns u p p o r tt h eu s e r sr e q u i r e m e n tw i t hn o to n l ys i n g l et a r g e tb u ta l s o m u l t i p l et a r g e t s as e to f e x p e r i m e n t ss h o wt h a tt h i sa p p r o a c hh a sag o o dp e r f o r m a n c e a n dc a ns e r v eu s e r sw e l le v e nt h a tt h es e r v i c er e g i s t r a t i o nr e p o s i t o r yh a sal a r g e n u m b e ro f r e g i s t e r e ds e r v i c e s k e y w o r d s ： v m u a lo r g a n i z a t i o n ；s o a ；a u t o n o m i cc o m p u t i n g ；n o r m ；p o l i c y ； a g e n tm e n t a ls t a t e ；m u l t i a g e n ts y s t e m ；s e r v i c ec o m p o s i t i o n ； j v 浙江大学博上学位论文 第1 章绪论 图1 1 图1 2 图2 1 图2 2 图2 3 图2 4 图2 5 图2 6 图2 7 图3 1 图4 1 图4 2 图5 1 图5 2 图5 3 图5 4 图5 5 图5 6 图5 7 图5 8 图6 1 图6 2 图6 3 图6 4 图6 5 图6 6 图6 7 图6 8 图6 9 图6 1 0 图6 1 1 图6 1 2 图6 1 3 图6 1 4 图7 1 图7 2 图目录 总体解决方案示意图4 本论文的组织结构图7 服务协作过程1 0 自主管理系统的组成部分1 2 自主管理系统体系结构1 3 o m n i 框架1 8 惩罚机制1 9 奖励机制1 9 g r o s s i 准则实施机制2 0 n p c d - a g e n t 的决策过程2 8 多a g e n t 协作过程。4 4 协商过程5 3 “可信”危机问题解决方案示意图6 4 多a g e n t 系统架构6 6 r a o 和g e o r g e f f 的b d ia g e n t 体系结构6 8 事件触发策略驱动的a g e n t 体系结构。7 0 事件触发策略驱动的软件a g e n t 内部行为决策过程7 l 策略驱动的a c e 准则遵从过程7 2 准则遵从活动处理流程7 3 监控和仲裁机制顺序图7 5 服务自动组合示结果示意图8 0 w e b 服务示例8 l 服务映射库8 4 完备协同网8 6 适用情景描述模式8 7 概念层次分类体系9 l 概念实例模式的相容匹配9 3 服务自动组合流程9 4 一个服务映射库实例9 6 完备协同网的构造过程9 7 服务自动组合方式示意图9 7 服务自动组合过程9 9 成功率比较1 0 1 效率的比较1 0 1 知识供应e 机构1 0 6 a g e n t 功能体系结构1 1 3 v 浙江大学博士学位论文第1 章绪论 表4 1 表7 1 表目录 原子算子定义表 部分应用域概念定义例示 v i 3 9 1 l l 浙江大学博士学位论文 第1 章绪论 本章重点介绍课题提出的背景、存在的问题和解决办法，并在最后给出本文 的主要研究内容及组织结构图。 1 1 课题背景、存在的问题和解决办法 随着计算机技术的迅速发展和电子商务的普及，越来越多的企事业单位希望 建立虚拟组织( v o ) 来提升自身的竞争力。虚拟组织不同于传统的实体组织l l j ，它 是围绕企业核心能力，利用计算机信息技术、网络技术及通信技术，与全球企业 进行互补、互利的合作，合作目的达成后，合作关系随即解体。以此种形式，能 够快速获取处于全球范围内的各处资源，为我所用，从而缩小“从观念到现金流” 的周期。不仅如此，灵活的虚拟组织，可避免环境的剧烈变动带给组织的冲击。 借助于虚拟组织的动态性、灵活性和时效性，企事业单位可以依据动态的商业需 求和管理政策，迅速俘获商业机会和可用资源，实现企业效益最大化。 随着面向服务的体系结构( s o a ) 逐渐成熟并得到i t 业( 尤其软件业) 的广泛支 持b3 1 ，服务协同方式成为v o 开发和运作的主流1 3 羽。然而，在建立虚拟组织并 将服务作为实现计算组合和协同的基本单元面临严重的局限性：由于虚拟组织中 应用需求和管理策略的动态性和网络计算环境的复杂性，使得在资源的寻求、协 商、协作、协作过程监视、异常处理等过程中需要大量的人工配置、管理和维护 工作。随着系统规模的不断增大，这种人工管理工作将变得越来越复杂，以致超 过人管理能力的极限。管理复杂性问题使得v o 期望赋予新型应用系统的优良品 质：服务协同的按需自行组织和优化、应用情境驱动的白适应与自主演化等，难 以实现。 自治计算技术( 以m a s 为主流实现方式1 有助于克服服务协同方式面临的局限 性。自治计算旨在以高度自治的理性实体自治计算元素( a c e ) 来构建应用系 统。理性意指a c e 具有对信念( 知识) 的感知能力以及推理决策合理目标及行动 的能力，使得应用系统能够合理、灵活地进行自主管理，包括自配置( 组织) 、自 优化、自修复( 适应) 和自保护，并由此确保系统高性能运行州。将w 曲服务和其它 形式服务的提供封装为a c e s 拥有的技能( a c e s 作为服务代理1 ，开展由a c e s 联合控 制的、以服务协同为主要方式的社交活动，可使得系统管理员从越趋复杂系统运 行和维护细节中解放出来，不仅可以压缩高昂的维护成本，也可消除因人工管理 浙江大学博士学位论文绪论 失误而造成的损失1 7 1 。 当然，应用自治计算技术来组建v o 尚存在一些理论和实践上的挑战性问题， 最突出的就是如何建立能用于推理自治计算行为的抽象理论模型及其实现机制， 使得尽管a c e s 各自追求私有( 本地) 目标，但仍然可以相信它们能够协同完成期望 的全局( 整体) 目标【6 ，s l 。这就是前述以m a s 方式实现v o 时所面临的“自治”和“可 信”需求相互冲突的二难困境：相互陌生的a c e s 动态组建协作系统时，自治性和“黑 箱”性将致使a c e s 行为难以为系统可靠地预测和调控，从而产生对于a c e s 能否协作 完成全局目标的“可信”危机。 我们认为，解决这一挑战性问题的关键之处在于建立合理健全的宏观调控机 制，使得个体的协同行为，进而群体协同效应变得可控、可预测、进而可信，同 时又给个体的理性自治留下足够空间。该问题的解决也将为实现高性能v o ( 服务 协同的自组织和自优化、协同情境驱动的自适应与自主演化等) 铺平道路。另外， 自治式v o 的研究应聚焦a c e 社交活动到服务协同，以便获取s o a 提供的一切优 势，并实现与主流i t 技术的融合。 为此，本文提议研究准则调控、策略驱动的自治式多a g e n t 服务协同体系，去 解决自治计算面临的“可信”危机，进而用可信的自治v o 去克服服务协同方式的局 限性，解决管理复杂性问题，最终实现高性能v o 所具有的优良品质。解决的关键 在于：通过系统化制定社交机构和相应的社交行为准则来约束和调控a c e 个体的 服务协同行为，使得只要个体都遵从这些社交行为准则，就可信任由这些个体动 态组建的自治v o 能够完成拟定的全局目标；而提供策略驱动的“宏观调控一微观 行为”的映射机制作为个体自主管理机制的核心，则使得个体能够通过让其服务协 同行为始终接受社交行为准则和本地业务目标的宏观调控，成为可信的理性a c e 。 近年来，“准则调控”成为自治计算系统( 典型地，n o r m a t i v em u l t i a g e n t s y s t e m s ) 行为理论的热点研究领域，其旨在组建称为e 机构( e l e c t r o n i ci n s t i t u t i o n ) 的协议体系来约束系统成员( a c e s ) 间可见的社交及协作行为，使得成员的行为和 其效果可以准确预测；由此，尽管成员自私地追求本地私有业务目标，且其内部 结构和“心理”活动对外不可见，我们仍然可以信任系统能够可靠地完成拟定的全 局目标1 9 1 。行为准则( n o r m s ) 构成整个协议体系的核心，用以静态或动态说明参与 协作的a c e s 们及其承担的角色应尽的职责、禁忌和许可的权利，进而形成调控a c e 可见行为的一种软约束。尽管无法确保a c e s 不会违反已经承诺要遵守的准则，但 可以通过设置奖惩条例以及违约检测和制裁机制，来驱动a c e s 理性遵从行为准则 0 0 l 。 2 浙江大学博士学位论文 绪论 策略驱动的自主管理起源于9 0 年代开始的基于策略( p o l i c y ) 的管理研究，主要 用于自动化网络和分布系统中的管理任务，包括安全控制、路由管理、配置管理、 o o s 控制等。随着i n t e r n e t 计算环境的越趋复杂，尤其是近来自治计算的兴起，推 动了策略驱动的自主管理成为热点研究领域。通过实现基于本体论的策略表示 【1 1 l 、自主管理中的策略导向1 1 2 1 3 1 、策略的精化和映射【1 4 l 、以及策略冲突时的消解 【”】，可以建立起新型人机协作方式：人只需按业务需求和个人爱好来发布抽象的 高级目标，这些目标映射到i t 管理活动的复杂的过程则由系统依作为管理知识的 策略理性地执行【1 6 1 。鉴于策略表示与管理过程的执行代码是相分离的，也有利于 策略引擎和管理活动的独立开发、运行、部署和进化，促进自治计算系统的开放 性、可验证性、可维护性和可扩展性j 。 从实现可信自治式v o 的角度看来，以上两种技术分别面向群体协同和个体行 为，具有非常好的互补性。前者强调通过约束个体行为来促进跨机构协作行为和 实现群体目标，后者则注重依据本地业务需求去约束和指导本地i t 系统中常规程 序和或a c e s 的个体行为。然而，这两种技术隶属独立发展的不同类研究群体，因 而未见将它们整合的成熟研究成果。而且，目前这两种技术还无法直接用于支持 面向服务协同的自治式多a g e n t 系统的构建，必须加以改造。首先，“准则调控”的 研究仅聚焦于作为采用m a 技术开发智能应用的理论和方法，尚未转向面向服务 的概念，而且如何让社交和协作行为准则实施( 准则的接收、内化、演化，a c e 遵 守准则的决策机制，a c e 推理的准则导向，违约检测和制裁等) 尚无成熟的研究成 果。“策略驱动”技术已经逐渐应用于促进服务协同i l ”，但尚未见到深化的理论和 应用成果；而且，未将e 机构制定的行为准则内化并加入a c e 的心理模型中，也 无法让a c e s 接受行为准则的调控。因此，如何实现这两种技术与服务协同以及这 两种技术之间的无缝整合，并进而实现可信的自治式高性能v o ，建立基于准则和 策略的自治式多a g e n t 服务协同体系是本文拟定的主要研究内容之一。 浙江大学博士学位论文 绪论 理论 t h e o r y 实践 p r a c t i c e 图1 1 总体解决方案示意图 ( 阴影部分表示已做工作) 该协同体系，是建立在面向服务的架构的基础之上，能实现服务协同功能并 表现出自治计算特性的协同体系，它以软件a g e n t 作为自治计算元素( a c e ) ，来构建 面向服务架构之上的自治计算系统。总之，要实现本文提出的基于准则和策略的 自治式多a g e n t 服务协同体系，需要解决以下几个问题( 如图1 1 ) ： 第一、需要建立基于准则和策略的自治式多a g e n t 服务协同理论，包括单a g e n t 思维状态模型及其推理决策过程、以及在此基础上的多a g e n t 协同工作的形式化框 架。 第二、需要建立以软件a g e n t 作为自治计算元素，建立于服务协同之上的自治 计算系统体系结构，阐明以准则和策略为核心的多a g e n t 系统架构如何在实践中解 决“可信”危机问题。 第三、需要给出基于准则和策略的自治式多a g e n t 服务协同体系的运行机制， 阐述其运行的方式和过程。包括协同体系的建立机制( 自配置) 、理性协商机制( 自 4 浙江大学博士学位论文 优化) 、协同体系的运行和维护机制( 自修复) 等，实现系统的自主管理能力，建立 高性能v o 。 总而言之，就是要建立一整套关于支持自治计算的基于准则和策略的多a g e n t 服务协同体系理论、体系结构和运行机制的理论、原则和方法的集合。实现这样 一个体系将使我们能够用可信的自治计算技术来突破以非自治元素构建v o 所面 l 临的管理复杂性问题的局限性，为v o 研究开拓全新的理念。同时，这样一个多 a g e n t 协同体系引入基于策略的自主管理机制，通过支持a g e n t s 依靠服务寻求技术 动态建立协作关系实现协同体系的自组织( 自配制) 功能；通过软件a g e n t 之间的策 略驱动的理性协商机制实现协同体系的自优化功能；通过策略驱动的异常处理的 柔性演化机制实现协同体系的自适应( 自修复) 功能；通过基于安全策略和信任域 的柔性细粒度群组授权模型实现协同体系的自保护功能，即实现协同体系的自主 管理功能。鉴于可信自治式v o 能有效支持服务协同的按需动态自组织、自主管理 和自主演化，自治式多a g e n t 服务协同体系可以大幅度提高v o 的应用和性能水平， 并消除越趋复杂的因特网计算环境下人工部署、管理和维护服务协同面临的困 难，可望在动态组建企业联盟、区域块状经济和政务协作中得到大范围的推广应 用，进而产生显著的社会和经济效益。 1 2 论文的内容与主要贡献 本文围绕基于准则和策略的自治式多a g e n t 服务协同体系展开研究，重点解决 多a g e n t 协同中多a g e n t 协同理论、多a g e n t 实现架构和多a g e n t 运行机制三大问 题，其主要研究内容及其贡献如下： 1 ) 研究了单a g e n t 思维状态问题，提出了动机扩展的a g e n t 思维状态模型 _ n p c d a g e n t 单a g e n t 思维状态模型是多a g e n t 理论的基础。该模型将 动机分为社交行为准则类义务、策略类义务、契约准则类义务和内部愿望， 充分考虑了a g e n t 行为决策所需要的动机因素，给出动机扩展a g e n t 思维状态 模型的逻辑基础b n p c d g i ，阐述了逻辑的的语法、语义及其公理系统，给出 了动机算子的新的语义解释，证明了动机算子作为非正规模态算子避免“逻辑 全知”问题，给出了基于优先级和o - 1 规划的动机的冲突消解模型。实例分析 表明，该模型使得a g e n t 行为决策过程更加理性。 2 ) 研究了多a g e n t 理论问题，提出了基于准则和策略的多a g e n t 协同理论。理论 5 浙江大学博上学位论文 模型基于量化一阶多模念逻辑，作为基于准则和策略的新型多a g e n t 系统的理 论基础。该理论建立逻辑框架及其逻辑语言n p m c t ，对多a g e n t 协作求解过 程进行了形式化描述。引入策略的定义，并在此基础上，给出了新的能力定 义，区分动机的表现形式，给出了任务分解分配过程的描述，阐述了协商过 程以及契约执行和异常处理过程。实例分析表明，该理论模型全面描述多a g e n t 协作过程，并且在协作中从理论上消除了“可信”危机问题 3 ) 研究了多a g e n t 系统实现问题，提出基于准则和策略的多a g e n t 系统架构。该 架构作为基于准则和策略的新型多a g e n t 系统的实现模型，分为宏观调控层、 微观行为层和连接层。在宏观调控层，我们设计应用域社交结构及相应的协 同行为准则，作为宏观调控a c e s 开展服务协同的规范；在微观行为层，我们 设计策略驱动的a c e 自主管理模式，去实现“宏观调控一微观行为”的映射； 最后通过宏微连接层，去支持应用域社交结构及其协同行为准则的操作化， 促进了两个层次的衔接。该架构能够支持开放、动态、异构网络环境中的自 治a c e s 之间的有效的服务协同。实例分析表明，该架构使得自治个体a g e n t 能够遵守社交行为准则约束，从而a g e n t 的协作行为，进而多a g e n t 的协同行 为变得可控、可预测、进而可信，解决“可信”危机问题。 4 ) 研究了多a g e n t 系统的运行机箭问题，提出了基于基于协同网和适用情景的 w e b 服务自动组合方法。w e b 服务的自动组合能按照商业需求实现服务的快 速组装，是实现高性能v o 的自组织能力的关键技术，也实现了v o 作为自 治计算系统所具有的自配置特性。本文提出的基于协同网和适用情景的w e b 服务自动组合方法采用拆分组合的思想。它首先为用户期望的每一个目标服 务输出生成完备协同网集，然后通过协同网的组合生成满足用户需求的大粒 度组合服务，最后通过综合适用情景对组合服务进行选择，返回最佳组合服 务。实例分析表明，该方法具有搜索空间小、速度快和成功率高等特点，能 较好的满足用户需求。 1 3 文章结构 本文共分8 章，其结构如图1 2 所示： 6 浙江大学博士学位论文 第l 章 图1 2 本论文的组织结构图 第一章绪论介绍基于准则和策略的自治式多a g e n t 服务协同体系的研究背 景、研究动机与意义、本文主要研究内容与贡献。 第二章相关工作与理论基础给出基于准则和策略的自治式多a g e n t 服务协 同体系的技术基础，说明研究框架所涵盖的研究问题，并针对各问题综述国内外 的研究基础与现状。 第三章n p c d - a g e n t 模型根据基于准则和策略的新型多a g e n t 协同体系的需 求，分析当前a g e n l 甚, 维状态建模方法的缺陷；提出动机扩展的a g e n t 思维状态模型 _ n p c d a g e l l t ，介绍模型的语法、语义及其公理系统；论证动机算子在新语义 下的性质，通过实例分析验证结果。 7 浙江大学博f ：学位论文 第四章基于准则和策略的多a g e n t 协同理论为基于准则和策略的新型多 a g e n t 协同体系建立理论基础，提出形式化框架，并用模态语言系统化描述多a g e n t 协作的全过程。最后通过实例分析验证结果。 第五章基于准则和策略的多a g e n t 系统架构针对可信危机问题的解决，提出 基于准则和策略的新型多a g e n t 系统的实现模型，分四层：宏观调控层、微观行为 层、宏微连接层和资源层。在宏观调控层设计应用域e 机构及其协同行为准则， 在微观行为层通过设计策略驱动的a g e n t 来接受宏观调控层协同行为准则的约束； 同时通过连接层的监控仲裁机制迫使准则得以实施，解决“可信”危机问题。 第六章基于协同网和适用情景的w e b 服务自动组合为了实现多a g e n t 系统 的运行机制，重点针对服务寻求，提出基于协同网和适用情景的服务自动组合技 术，利用自定义协同网，对组合服务进行描述，通过在服务映射库中的搜索进行 服务组合，适用情景的引入使得可以减少搜索空间，加快搜索效率，提高搜索的 成功率。说明试验过程与结果。 第七章实例分析知识供应测试平台介绍新型a g e n t 系统的一个测试 平台：知识供应e 机构。重点例证“可信”危机的解决。 第八章结论与展望总结全文并提出将来进一步工作。 浙江大学博士学位论文相关工作和基础理论 第2 章相关工作和基础理论 根据上一章的分析，“基于准则和策略的自治式多a g e n t 服务协同体系”建立 在目前已有的理论和工作的基础之上，这些理论包括：面向服务的体系结构、自 治计算技术、a g e n t 技术、基于准则的管理和基于策略的管理等几个方面。 首先，面向服务的体系结构s o a 及其实现技术是现行开放、动态网络环境 下进行资源共享和服务合成的有效模式和基础技术。该技术使得建立在异构的 软、硬件平台上的各种应用、服务可以灵活的发现、动态绑定和合理调用。本文 采用面向服务的体系结构为我们系统的基本框架，在其上建立虚拟组织。 其次，自治计算技术是解决s o a 管理复杂性问题的理想方法，自主管理机 制的引入使得在开放动态网络环境下，v o 的运行摆脱了管理复杂性的束缚。 第三，a g e n t 技术是实现自治计算技术的理想候选，也是构建虚拟组织，封装 服务的基本元素。 第四，基于准则的管理技术可以良好地表达组织的宏观约束，通过建立e 机 构及其社交行为准则，系统化表示宏观调控个体行为的约束规范，加上基于策略 的管理技术，通过策略驱动的自主管理方式依据本地的业务需求来管理个体行 为，同时实现社交行为准则的操作化，结合准则和策略两种技术，使得v o 的全 局目标得以保证，解决“可信”危机问题，构建可信的自治式多a g e n t 服务协同体 系，为建立高性能v o 奠定基础。 下面将依次介绍上述各种技术的基本概念和原理，并分别给出分析和总结。 2 1 面向服务的体系结构 面向服务的体系结构1 3 一t l ( s e r v i c e o r i e n t e da r c h i t