（计算机应用技术专业论文）基于agent的信息推送系统的研究.pdf

摘要 摘要 在当今网络信怠迅速增长的情况下，为使露户在因特黼上既能花费较少的时 间和精力。又能及时地有效地获取有用的信息，本文利用信息推送技术，集成 了机器学习和智能a g e n t 技术，提出了基于a g e m 的信息推送系统的总体设计。 该系统能够改变用户传统的通过燕动搜索来获取信慰的方式，通过不断学习和 调整弱户兴撩摸登，主动摇送震户繇嚣要教售患。 本文所掇擞的基于a g e n t 静信息稚送系统的体系结构模型在逻辑上w 分为 三层：信息检索层、信息选择层和信息表示层，在每层都有相应的a g e n t 为用 户服务：信息梭索、信息过滤、必趣学习和提供交飘接口等等。接着论文讨论 了兴趣学习策略和信息过滤算法。本文采用了基于向羹空阈模型建立用户兴趣 模型，结合分调技零，与搜索弓| 繁游箨实现售怠豹稳索，莠综合内容i 霆滤强弱 用褶钕倍感项盼评分来预测未浮分酌信怠顼等方法来解决基于耀骰信怎磺翡邻 居用户协同j 遣滤的不足，提出了种新的混合过滤算法来对已检索的信息进行 过滤。 最后采朋j a v a 语言在a g l e t 平台上设计该系统，经过不断地测试，该系统 基本达到了预期强据。鬟螽对该论文敛了总结，并援爨今后翡研究方彝。 关键词：推送系统；信息过滤；a g e n t ；混合过滤 a b s t r a c t a b s l r a c t i nn o w a d a y ss i t u a t i o no fn e t w o 嫩f e s 0 毛l r c eg r o w i n gr a p i d l y t o 鞠a b l eu s e f so n t h ei n t e r n e 毫n o to n i ys p e n d1 e s st i m ea n de n e r g y ，a l l dt om a k et i m e l ya n de 拜b c t i v e a c s st ou s e 如li n f o f m a t i o n ，t h i sp a p e ri n t f o d u c e sam o d e lo ft h ei n f o r m a t i o np u s h s y s t e mb a s e do nm u l t i - a g e n tt h a tu s ci n f o r m a t i o np u s ht e c h n o i o g y m a c h i n el e 甜n i n g a n di m e l l i g e ma g e n lt e c h n o l o 醪t l l es y s t e mc a nc h a n g et h et r a d i t i o n a lm a n n e fo f e a 舛u 矗塔i n 赫f m a t i o nb yu s e r s 1 tp m i d e si n f o 溉a t i 舳t ot h eu s 盯sb yl e a f n i 玎g 拍d a d j u s t i n gt h e i ri n t e r e s tm o d e l 蕈h ef a m e w o 呔o fi 捌o f m a t i o np u s hs y s e mb a do na g e n th a st h f c e1 e v e l st h a t c o n t a i ni n f o r m a t i o nr e t r i e v a l ，i n f o r m a t i o nf i l t e “n ga n di n f o r m a t i o nd e n o t a t i o n ，e a c h 西w h i c h 蠢a sk i n d so fa g 铋鼹i c e & u s e f s s u 矗a si n f o f m 矗t i o n 嗽 e v a l ， i n f o r m a t i o n6 h 盯i n 颤i n t e r e 蚍l e a r n i n 辫p r o v i d ei n t e r a c t i v ei n t e r f a c ea n ds oo n t h e n 巍ep 鑫p e f 糕p a 童溶e so 嚣t 酶i n 圭瓣繇l 龆穗i n gs l 峨e 螽嚣a 聪i n f o f 獬t i 羲l | 盯i n g a l g o r i t h m ，a n ds e t su pu s e ri n t e r e s tm o d e lw i t hv e c t o rs p a c em o d e l ，a r c h i n g i n f 秘撙鑫l i o 纛甄珏s 主热gw o 癌s e g m e n l i l 毽鞠ds e a f e 魏i n ge f 毽i ，f l l l e 嘲塔i 程惫f m 鑫矗o n u s i n gan e wl l y b r i df i h e ra l g o r i t h m ，b a s e do ns i m i l a ri t e m * s e to ft a 唱e ti t e mb y e o m b i 珏g 毽辩砖a d 1 1 8 弱穗蛄v ef l l | 撕n 舀l h ea l g o r i l l l ms o l v 秘l 堍p 越l e m 鼹 沁 l o 、v e rq u a l i t yo fr e c o m m e n d a t i o ni n f o r m a t i o nb r o u g h tb ys p a r s i t yw i t hc o n t e n t 山a d 蠡l l 料i 毽。 f i n a l l y t h ea u t h o rd e s i g n sas y s t e mb yu s i n gj a v al a n g u a g eo nl h ea g l e t p l 越粒釉t 酶s y 鞋e m h i e v e sl kd e s i 捌g o a lb a s i c 鑫l l ya 袅群e 蛀秘sl e 馥l 蜷，a | t h el a s tp 越o f p 印e ra r et h ec o n c i u s i o na n dm t u f ew o r k s k e y w o r d s ：l n 螽w m a t i o np u s h ，i n f o r m a t i o nf _ i t e r i n g ，a g e n t th y b 棚f 1 t e r i n g 学位论文独创性声明 学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，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经发表或撰写过的研究成采，也不包含 为获得直鲎盔堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与 我一同工作的阳志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确 的说明并表示谢意。 学位论文作者签名( 手写) ：杀箭签字日期：硐年肛月刁日 i 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解壶邑盍堂有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向匿家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权盎量太堂可以将学位论文静全 部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究 所将本学位论文收录到中潮学位论文全文数据库，并通过网络向 社会公众提供信息服务。 ( 保密的学位论文在勰密后适用本授权书) 学位论文作者签名：杀莳 签字酮期：川年穆月呷日 缘一 一7， 努专呷 名 期 签 日 节师 字 导 签 簿l 章引言 第 章孳l 言 l 。 甄究髯秉 随着计算机技术和互联网技术的飞速发展，i n t e e t 已成为人类有史以来资 源矮多、鼎静最全、规模鬣丈的信憨库。美国c y v e i l l a n c e 公司于2 o 年针对因 特湖规模发表的调遗报告i lj 指出，当时因特网的网页总数为2 l 亿页，而搦估计 鹜薪整个曩联网上的网茭数量已经商达2 0 0 0 亿，蠢诧可凳嘲页增长速度之练久。 在这眨丈的知识宝库和信息海洋里，人们己经越来越依赖于因特网获取所 需的信意。2 0 0 7 年7 箕1 8 霞，中国互联鲻络蓿戆中心( c 套f n l c 在京发奄第 2 0 次中国甄联网络发展状况统计报告。报告显承1 2 | ，截止2 0 0 7 年6 月3 0 目， 我潜两琵慧入数这鬟l 。6 2 亿，半年来平均每分铮藏耨壤邋1 0 0 令瓣琵，箕中六 成网民通过搜索引擎来获取信息。海量的网页在为人们提供包罗万象、无比丰 富瓣信塞瓷滚戆冈辩，氇爨久粕援密了黧侮快速飙信息海洋中获敬其掰霰信惠 的挑战。殿然现有的信息服务系统能向人们在获取信息时提供一定的帮助，但 是逐是存褒誊一些不冬入意鹃缝方； ( 1 ) 缺乏动态个性化信息分析目前的多数系统都遵过用户自己提交的 方式来获取其令入信悫，嫒乏鼹黥趱声行必_ 耱圭动分辑英行为势提取建户令性 特，傩的能力，因而其系统内部的个性化信息是静态的。同时由于用户的兴趣和 嚣求是不鳜变纯懿，因此冀个性讫僖惠也必矮是动态霹维妒熬； ( 2 ) 在智能化搜索方面存在不足使用搜索引擎进行信息蒋询，不同的 用户辩予嬲襻豹捡索关键溺检索擞豹蔼恳楚据同熬，撮本没考虑到建户令入豹 兴趣爱好，对需求的满足精度不高，对智能化查询和个性化查询的满足程度相 对较低； ( 3 ) 缺少分布式智能信息检索和适应信息源信息变化的能力由予没有 有效地适殿信息派信息变化的规制，不能及对为用户提供灏的信息，因面无法为 用户快速定位感兴趣的主题； 露对上蕊所述麴震求，信息推送技术出现7 。接送技术1 3 l 是w e b 服务器根据 事先规定的设置文件，有醋的性地将用户感兴趣的信息主动发送给用户。信息 推送技术最然改变了人们传统的通过主动搜索来获褥信息的方式，但是融于传 辩l 章引言 统的维送技术智能往不商，无法猴确地确定推送对象和擒送内容，降低了推送 的针对性。我们可以在传统推送技术的基础上融入了人工翅能、知识发现等技 术，这种智能雍送技术可戳提商网络帮数据库的鬻能纯水平，在对信息分类处 理的同时，也可以对用户的需求进行分析，使得用户得到的信息熙加具有个性 纯。 2 两究现状 构建个性化信慰推送服务平台的县的鹱是要改变传统鸵被动服务模式，实 现主动向用户推送备种信息资源，这也就要求系统更具个性化、模块化、自优 亿等特点。 对于基于p u s h 技术进行信息服务的研究和开发在国内外都有得到一定程度 的发展，尤其是在围外。例如1 4 j ；a n a t a g o n o m y s s 是髓本n e c 公司的媒体 研究实验室开发的一个基予维送技术的个健化报纸提供系统。该系统在提供个 性化新闻时，除了考虑用户的兴趣，还考虑了新闻的“新鲜程度”。该系统是基 于客户一驻务器模式的，激务器端有评分梳制和掌习机帚l ，评分枫翩是计算菜 篇文档的向量模型与用户模型的匹配程度来决定这篇文档的分值，而学习机制 是撤耀雳户行为来调整稻户兴趣模涎。a m 越t h 瑟a 怒一个个性亿的信息发现和过 滤系统，它是由美图麻省理工学院媒体实骏室开发，该系统首先怒通过用户的 羡镄驭及遥踪雳户静溺览掰史获褥弼户感强趣豹信息，再自动毯收集穗关鹣文 档和u r l ，最后将其提交给用户。 迓冠年来，撵送菝术奁我蓄毽窬较侠鹣发震。铹魏：我鏊第一个翔s h 技术 产品名为“资讯天使( w e b a n g e l ) ”，它使用镏能化、集中式的信息预采集机制， 霹叛准确、丽靠、及霹、全嚣遣鑫凌跟踪，并将耀产需要豹、事惫预定努瓣资 讯传送给用户，实现了主动推送信息的功能：中国在线提供“网站信息摊送” 鞭务，上海涯券公镄霞耀懿藿予攘送菝本黪 歪券之星客户臻软俘，为蠲户撵貘 股市信息的椎送服务，浙江大学的m yl i b r a 叮系统根据用户的需求和具体情况， 系统将捡索绥采燕遴绘震户等等。 l 。3 研突痰容、爨豹 本课题来源于导师的项目基于a g e n t 的个性化出版物信息服务系统， 2 第l 章引言 矮瓣的主要任务莛蒸予j a v a 、x 沲毅零凌谤一个餐能纯豹壤舨兹僚意发布系统。 本谦题旨在研究在定程魔上解决“信息过载( i n f o r m a t i o n0 v e r l o a d ) ”和“信 惠迷囱( 1 矗稻棚a | 赫n 轴z z l e ) ”翔嘲，绘予溪户今馒亿的信息冁务。 本文研究的主疆内容如下： | 。臻突a g e n l 技术及蔟多孵溅系绕孛a g 鞠l 之阂鹃逶信方法。矗g 鞠l 其 有独立的问题求解能力和与环境中其它a g e m 协作的能力，具有智能性、自治性、 享圭会瞧、移动性等特点，壶j 琏：终a 窖蹿n 技术孳| 入至l 镲惠接送溅务中簧有翻予提供 完耨的个性化服务； 2 。 磅究现有豹嫠惠j 建滤繁臻，综合内容遂滤秘剥震耀缀蘩患矮豹谬分亲 预测未评分的信息项等方法来解决基于相似信息项的邻居用户协同过滤的不 是，提出了一秘耨麴混合避滤雾法慰已梭索豹痿患遴行过滤： 3 研究用户兴趣学习策略，获得用户兴趣，以建立一个准确的用户兴趣模 型。黄先依攥用户豹初戆基本信息建立初戆赐户兴趣模型，然磊利翅建户熬反 馈信息，不断调整该模型。本系统采用了旗子向墩空间法的用户必趣学习方法 弱蘩予l d 0 算法的瘸户兴趣学习方法摆结会，亲完善兴趣援型； 4 设计一个基于a g e n t 的信息推送系统的三朦( 信息袭示层、信息选择层、 信息搜索层) 混合信息过滤模型，设计各予系统的功能结构及其摆互关系； 1 。4 论文缝构 本论文分为五鬻，分别如下： 第一章必弓| 言，分绍本文熬骥突鸳景、谚究现获、璎究蠹客，最磊穰摆本 论文的结构。 第二章分缨摆关理论，其孛第一小节慧体上是分绍瓣耪关蘧论纛技术， 第二小节是介绍信息推送技术。 第三章蓉先分缨了基予a g e n l 豹痿患攘送系统豹总钵终构设漳，筹分别潮述 了各个模块的功能殷其工作流程。 籀靼章翁先重点论述了系统中煺到的兴趣学习燕略积偿息过滤算法，然基 介绍了论文的初步研究成果。 第五章总结了本文的研究工作并提出需要进步学习和改进的地方。 第2 章相关理论知识 第2 章相关理论知识 2 a 窑e n 考技术 a g e m 是人工橱能领域发展起来的一个概念，最早出现在上个世纪七十年 代。随赣计算机网络以及基于嘲终鼹分布式计算技术的发展，有关a g e n t 及多 a g e 峨系统的研究逐步成为入王餐能领域豹一个耨豹研究热煮。热今，a 鬈e n l 及 多a g e n t 技术已经逐渐渗透到计算机领域的方方面面，为解决各类问题提供了一 个崭新的角度，被广泛应用于信息检索、信息过滤、网络管理、电子商务、远 程教育、王监控铡等游多镶域。虽然a g e n l 技术农壤多领域取褥了一些应蠲痰莱， 但它还不是一项成熟豹技术，仍然需要更迸一步深入研究。 2 1 1 g e n t 的概念、特性 蠹瓣煳e 是嚣瓣爱庞大魏蔓联瓣，篷是缝麓计算程软磐体系结搀_ 穰缝织结构 的复杂饿不断增加，传统的软件设计方法已经无法满足实际的需求，分布式、 智能化才是今后软件发展的基本方向。软件分布式的目标是嚣将问题进行分解， 由多令安现知识共事瓣较舞模块绒鼹络节点来j 陡同完成趣题求惩，露餐戆饯鳃 目标楚娶在智能主梳之间实现智熊行为豹协调，两者豹结合虢产生了软件a g e n t 的概念i ”。 从上个世纪7 0 年代末到年代初，科学家都将精力集中在对a 窖e n t 堞论的 藓究，势获系统静焦凄据窭了一黧蒺本概念。瓣a g e n t 技术瓣实践秀始予9 0 年 代，期删人们进行了一些成功的尝试，如p l e i a d c s ，a r c h o n 计划等等，并对a g e m 有了进一步的认识，例如m i c r o s o r 认为：“a g e n t 是受人委托代表或代替用户行 为，其缨毵瞧显示或袭现在其优毫瓣熬鼗力或念淫静愚怒。” 到褡前为止，许多研究者都摄出了各自对a g e n t 豹定义，但至今没有一个被 公认统一的定义。本文引用w o o l d r i d g e 和j e i l l l i n 8 s 给出的一个a g e n t 的定义【8 】【9 j ： a g e n t 怒处在某个环境中的计算机系统，该系统蠢能力在这个环境中自主行动以 实现英设计霜拯( a na g e n l 运ac o 脚h 敏s y 鼬m 耋l l a ts i 妇e ds o m ee n v i 黻l 盟童， 锄dn l a ti sc 印a b l e0 fa u t o n o m o u sa c t i o ni nt l l i s 粕v i r o l l r i l e n t mo r d e rt om e 科i t s d e s i g no b j e c t i v e s ) 4 第2 肇相关理论知识 根据以_ 上的定义可知，一个a g e n t 应该具有以下的属瞧： ( 1 ) 翱治性( a u t o n o m y ) ：个a g e 眦应该其有独立的局部予自身的知识 帮知识处瑗方法，在自身的有限计算资源和行为羧制机制一f ，能够在没裔人类 或其它a g e n t 的直接干涉和指导的情况下持续运行，以特定的方式响应环境的要 求籁变纯，并能裰据其内部袄态籁感知至的环境信息自主决定和拯翩啻巍的状 态眷行为； ( 2 ) 反应往( r e a 商诚y ) ：a 8 e n t 在惑鬟日环壤，响应环境静同游，并不其是 简单被动地对环境的变化作出反应，它可以表现出受目标驱动的自发行为； ( 3 ) 社会行为铯力( s o c 翻a 醐匆) ：a g e n t 铉往不怒猿立存在的，鲡鬻现 实馓界中的生物群体一样，在环境中经常有很多a g e m 同时存在，形成一个社会 往豹群俸。a g e n l 不寝麓够蠡主运露，同对应该其鸯帮韩帮繇境审其它a g e 嫩籀 互协作的能力，而旺在遇到冲突时能够通i 建协调进行解决； ( 4 ) 轰动往( p 玲矗撕v e n e s s ) ：a g e 拜l 其育圭魂魄癌动菜种孬必，撬蟹菜令 操作的特点； 上述特缝只是a g e n t 掰应薅怒瀚基本要求，鸯臻a g e n l 逐应该裘瑷赛一些其 它特征，如移动性( m o b i l “y ) 、适应性( a d a p t i v e l y ) 、协作性( c o o p e r a l i v e s ) 、 学习谨( l e 8 糯i 舞g ) 等等。 将a g e m 应用于本系统，为用户提供个性化信息服务，正是基于以上触朗t 熬囊身特点；a g 翻戆鑫浚瞧筵褥a g e n l 能够在浚蠢臻户懿控襄攒簿瓣壤溅下， 根据自身的决策机制决定采取何种行动；a g e n t 的学习性使得a g e n t 能够学习用 户静兴趣、爱好，建立曩l 户兴趣模型，扶瑟进一步指导自惑豹决策；a g e 燃豹社 会惶使得a g e m 能够与其它a g e n t 进行交流，更好地服务于用户。如果将a g e m 的这些特点疲建到系绞中，戆够充分发挥舷e n t 豹优势。 2 1 2 g e n t 的基本结构 a g e n t 的基本绪构描述了a g e n t 的功能模块和这些功能模块起动伟的方 式。a g e n t 的基本结构如下图1 10 】所示，由环境感知模块、执行模块、通信模块、 信惫处理穰涣、决策与智畿控割穰块醵及知识库耧任务表维成。主要模块说鹱 如下： ( 1 ) 环境感知模块对多 界环境信息遂行c | ( 集； ( 2 ) 信息处理模块负蒲对感知和接收划的信息进行初步地加工、处理和存 第2 章相关理论知识 储； ( 3 决策与蟹毙控澍模块壤据霰识痒对倍感憝瑾模块簌癸整环缓残其它 a g e m 的通信过程中所得刹的信息进行分析、推理，它的作用是为进一步的通信 或放任务凌孛选择逶当魏经务珙这些模块皴篷合理豹决繁； ( 4 ) 知识库对推理、决策等提供支持； ( 5 ) 任务表淹该a g e n t 鼹要宠或兹功g 移镁务； ( 6 ) 通信模块用来与其它a g e m 或应用进行通信； ( 7 ) 执行模块投据镁务或决策傲出攘应懿动作； 匿2 。la g e n t 的基本结构 2 1 3 g e n t 的分类 下瑟裰据a g 。嫩静不网功能耨特往瑟a g e 珏l 邋行分类： 按属性划分： 麸a g 珊俸系结梅掰基予鹣理论骜璐遗发，遥鬻将孳a g e n t 分为慎愚 a g e n t ( d e l i b e r a t ea g e n t ) 、反应型a g e n t ( r e a c t i v ea g e m ) 和混合型a g e n t ( h y b 耐 a 辨1 ) 三释。 ( 1 ) 慎思a g e n t ( d e l i b 州i l c a g e n t )其结构保持了传统的符号表示和符号推 瑾戆人工餐能系统，将入工藿戆镁域豹黪酝、学习、撬粼秘方法等议翔麓缝封 装在一起构成自治a g e m ； ( 2 ) 疲应型a g 喇戤8 陡v ea g e 狂垮 其内部不其各逻辑_ 蠢穹孝芍攘建凌戆， 仅仅由简单的行为模式构成，这些行为模式以刺激一应昝的方式对环境的变化 终爨反应，焉不鬟要送行复杂鲍攫理和费瓣戆愚考； 6 第2 鬻相关理论知识 ( 3 ) 混合型a g 咖( h y 蜥da g e n t )慎慝结构复杂的逻辑推理使得a g e n t 的设计难以实现，丽反应结构虽然筒单，识缺乏必要的领域指导，目前只能完 威简单的经务，为诧将两种结构结合起来，提出混含a g e n t 的体系结构，试图将 传统和现代人工智能融合起来，形成具有报理机制和反应 生的混合结构； 按功髓麓分： ( 1 ) 界面a g e n t其童要任务是协助用户完成芝昧而麓复性的工作。首先 a 嚣嫩瘸察弗益督藤户怎么撬行特定的任务，当这登a g t 能确定用户在特定情 况下将如何反应时，它就开始替代娥帮助用户完成任务； ( 2 ) 倍怠珏n 沁m 砹a g e n t它支持甬声在分布式系统或糯e m 畦瘸络审智麓 搜索信息或智能管理网络资源； ( 3 ) 强务a g e n 帮魏入 】遴行复杂决策帮箕谴知谈楚瑾鹃软俘a g e 越； 按行为方式划分： ( 1 ) 爨主a g c 瓣兵器薅当时环境豹实辩反疲能力豹a g e 撼； ( 2 ) 多a g a l n一个a g e n t 能利用关于其它a g e n t 的知识来协调与其它 a g 赫t 懿器麓或舍穆来完成嚣标； ( 3 ) 助手a g e n t只均人类a g e n t 相飘作用； 特臻类勰熬a g e 拄t ： 移动a g e m怒由客户端迁移到服务器端执行的脚本程序，位于网络中并 透过迂移或溅务器羧强与嬲终孛其德程摩遴行逶嫠戆a 静拣； 2 1 4 移动 g e n t 移动a 蓉e n t 可以看成悬a g e n t 技术与分布式计算技术稽结合的产物。移动 a g c n l 是一个全薪的概念，魏藏也没有统一的定义。从2 0 世纪9 0 年代初，g e n c f a l m a g i c 公司在推出箕商业系统t e l e s c r i p t 时第一次掇出了移动a 鲫l t 的概念，既 一个能在异掏网络环境中自_ 耋地从一台主机迁移到另一台定机上，并可与其它 a g e n t 或资源交互的软件实体f l l l 。努夕卜有些入认为移动a g e n t 是代磷、数籀和执 行环境的封装，它w 以在执行过程的时候，在计算机网络巾自治地、有目的地 迁移，并且能晌应辨部事彳牛，在迁移过程能保持其状态的一致往f 1 2 】。通j 窭上面 的定义我们阿以简单地归纳移动a g e n t 的定义：移动a g c n t 是一组独立的计算机 程序，它可自主地在并构的阏络上，按照定的规程移动，寻我合适的俗怠资 源，利用这魑资源处于同主机或网络的优势，就近处理或使用这些资源，代 7 第2 章相关理论知识 表嗣户完成特定的任务。 移动a g e m 怒分布式对象技术的一种增强和扩展，它与静态a g e m 不同，静 淼a 嚣瞰在整个象念瘸期孛箨聱簌菜令鬣定往甏，褥移动a 窖e 瞰透过在瘸络中漫 游来完成任务。换句话说，除了其有智能a g e m 的最基本特性外，它还拥有一个 嚣著懿特赢：移动拄，帮a g e n t 霹潋获一个主辊移动到勇一个主飘褥保持箕蠢部 状态不变，它可以携带数据和在远程执行的智能指令( 多数情况下就是它本身) 。 它还需要蜜瑷移动语义( 嚣标圭撬或路凌熬选弹) 、安全控裁( 傈护鑫努) 、与 外界通信、容错、控制等功能。 在壤念主，一令基于移动a g e 娥翁应羯塞一缝移动a 榉l 稳成，每一个a g 耐 根据自身的目标和环境的状况移动到拥有计算所需资源的：育点上，进行计算。 程谤算熬过程串，霹戆嚣嚣与其家a g e 瞳遴程逶髂汝箨，途一步诗算完簸以磊， 该移动a g c n t 自主地决定下一步的动作，赢至其任务完成，自动消亡。其工作流 程翔下墅2 2 ： 主搬i患撇主机3 翻拍状菇 结蕉欹誊 描2 。2 够舔轰辨n t 翳工佟流摇 由于移动a g e n t 可以往异构的软、硬件网络环境中自由移动，因此这种新的 诗雾模式辘有效戆降甄分蠢式诗舞中豹瘸络受载、提高遴信效率、动态逶痤交 化的网络环境，并具有很好的安全性和容错能力【j 3 】。 2 2 多a g e n t 系统 姆n t 系统韵体系结构壤据组织方式w 以分势筚a g e n t 系统和多a g e 嫩系统。 单a g 蚰t 系统由个a g e 瞰来学习并完成用户指定的任务，但是濑着应用问题的 复杂经决定了佼采瘸萃a g c 畦并不麓解决翊题，遮髓多a 鼯n l 系统簸为一个更理 想的解决方法。多a g t 技术主要研究一组自治的a g e m 在分布式开发的动态环 8 第2 章相关理论知识 境下，通过交互、合作、竞争、协商等智麓行为究成复杂的控制或任务求解。 与单个a g e n t 相比，多a g e n t 系统舆有分布、并发求解的特点，同时具有复杂的 交纛模式，燕要特点如下： ( 1 ) 社会性：在多a g e n t 系统中，a g e n t 间通过交互和通信来实现与其它 趣e n t 的合俸、诱同、协商、竞争等，来完成自身的蠲题求解或者协助萁它a g e l l t 完成相关的活动； ( 2 ) 协作性：在多a g c n t 系统中，其番不霹嚣标静各个a g e 墩必须楣麓协 同、协商来党成问题的求解； ( 3 ) 菇梅性：在多a g e 拄t 系绞中，a g e 箍t 胃黻是异梅黪，镄懿：关予知谖 的袭示、数据格式、推理模型、目标、算法、语言、硬件平台等等； 由上胃鲡，多a 窘e l l t 菠本它委麓体瑗入类懿社会智能，爨麴适会拜敖豹、动 态的社会环境，因而引起了各领域研究人员的浓厚兴趣，并广泛威用于科学计 算、计算凝瓣终及欲律系统、毫子薅务、众盈警瑷、电力系统移交逶控翻等壤 域中。 2 2 。1多 扣n t 系统的要素 交互、通信、撩调是一个多a 嚣n t 系统必须要舆备的基本要素： ( 1 ) 交赢：在分布式开发环境巾，各个a g e m 往往是异构的、动态的和不可 预测钓，这螳特征使得a g e n t 之闻钓合作变得困难髑复杂，因此必须通过a g e n t 之间的交互来实现赞源的共享、冲突的协调以达到总体目标的完成； ( 2 ) 邋信：它能使锝多a g e m 系统中的a g e n t 在协调其行动的基础上交换 信息； ( 3 ) 协调：在多a g e n t 系统中，没有任何一个a g e m 有足够的能力和资源 去解决整个系统的阏题，西诧协谲多a g c n t 系统中鹃a g e n t 韵行为非常重要，没 有协调，多a g e n t 系统分布解决问题豹优点就无法实现； 在多a g e n l 系统中，通信使得备个a g e n t 可以梭据运行过程中所传递的信息 协调彼此的行为，进而实现协作，因此通信是多a g e n t 进行交互、协调完成任务 薛黧要基磷帮保障。a g e n t 蠲的逶僚主要包括透信方式、逶信协议和通信谣言。 2 。2 2 超尊n t 逶馈方式 a g e n t 通信方式可以使得运行在不同计算机上的a g e m 能够进行通信迄接， 9 第2 童相关理论知识 傻a 鬈船t 透鞠遣建立在溺络平台上，无论它簸于阏络环境串豹哪个位髯都不会影 响到自身的功能和与其它a g e n t 的交互。通信方式的设计与选择会直接影响到整 令系统豹工作效率、链耱稔和可扩装 垒等等。一黢通信方式霹戳分为绣斡；鏊 于黑板模式和消息模式。 ( 1 ) 黑板模式 在分布式人工智能系统中，黑板模式提供一个公共的共事存储隧，各个a g e n t 对黑教孛黪淘容进行读帮写，来获取求簿游逶懿绩惫或者瓣供蠡身瓣蓿惠协助 其它a g e n t 的工作。在黑板模式中，a g e m 间并不誊接通信，都是通过“黑板” 来送行信塞瓣簧递。 黑板模武控制集中、共事数据结构、效率高，但是因为集中控制是通过调度 程廖来宠成的，嚣懿谖痉程彦熬复杂缝秘镁撬往经藏必整今系绞熬撬黩，褥荚 享数据结构也导致该模式难以使用昴构数据源，同时该模式的可靠性差，阂此 对予开放豹分毒式系统不逶念采用。 ( 2 ) 消息模式 采用该模式是遴过壹接馒魇消息发送秘滚息接收方法进行瀵塞戆传递，它霹 以实现a g e n t 问灵活复杂的协作。消息模式一般分为直接通信和间接通信两种。 直接通信该方式一般用于发送消感的a g 蹦t 对通信对方的情况了鳃缀 清楚，此时就由该a g e n t 自身去与其它a g e m 进行联系。主要包括以下两种类裂： 夺点至点的消息发送方式( p o i n t _ t o p o i n tm e s 鼢g ep a s s i n g ) 一般采用t c p i p 协议，在通信双方a l 辩l t 间建立直接的物理连接，物理连 接意味着一个 掣：f 眭必须知道要进行通信的对方在网络中的确切位嚣，恧阏畦 t c p i p 协议怒实现端至n 端酌确认，所以能够保证信息包的安全达到，不用掇心 会丢失，但采用该方式很难构造开放的系统。 审广播消息发送方式( b r o a d c a s tm e s s a g ep a 黼i n g ) 这种消息方式能够使得浆个a g e n t 所发出的消息都会被所有a g e n t 所接收 到，义可分为两种类型：公袋清怠鞠定向消怠。公共消息魑将消息发送给所有 的a g e n t ，而定向消息在消息中加上接收a g e n t 的信息标志，所有的a g e n t 在接 l | 芟戮傣惠后，对该笈送信息遴行检煮，发现该信息标志的，予以处理，没肖发 现的，则不予处理。 辩于酶e 糯e 这徉复杂鹩阏络环境，可熊存在着数吾万的a g e 嗽，若采黼广 播消息发送方式，其信息量庞大可想而知，同时也存在潜在的信息安全隐患， 1 0 第2 章相关理论知识 例如一些敏感信息诸如个入资料容翁被网络中的怒懑a g e n t 获取和聱j 用，因此该 种方式一般用于系统比较简单，消息种类和数量均较少的系统。 闽接通信和直接通信的情况相反，采用间接通信的方式怒当发送消息 的粕箩m 不了解通信对方的确切情况，它们之间不黻直接通信，这个时候通过某 个媒奔来避行逶信。典型髂代表为联邦淆惑发送方式： 联邦消息发送方式( m m t i c a s tm e s s a g ep a s 妞l g ) 在该方式串，蓠先将缝子同一魏域或一定衽会牵兹a g 髓t 缀裁一个恕e 珏t 联邦，然后在每个a g e m 联邦中设立一个专门用于通信的装置一通信服务器 ( 蠡端i l i t a 瓣) ，这令遴信服务器本鑫遣是一个箕有特定功憨的a g e 嫩。当两个相 互通信的a g e n t 处于同一个联邦中，则它们巍接通过通信服务器实现通信，而当 秀令蓰互透信携a 毯嘴t 楚予不溺懿联邦孛，羯逶藩避援还瘦龟括逶像蒎务器鞫靛 通信。 采耀该耱方式遴撑逶镕辩，a 鬈。溅在菜释程度土把部分自治能力靛予了籀痖 的通信服务器。使用通信服务器能大大减少a g e n t 问的连接链路数目，这不仅有 鬟予降低溺络受载，还笈化了逶售。毽在文嫒模豹瘫薅孛，宅爨然苓是宠美豹 解决方案，因为还存在着众多的a g c n t 联邦，通信服务器闻述是有大量的消息传 递。 如果在某些复杂的系统中，各个a g e n t 问的大量的消息传递会释致网络发生 摆塞。我 f 】霹潋统筹全局，当毒在上述壤况辩，对麓些a g e 嫩超豹游惠发送鞫接 收进行限制，以保诞a g c n t 中要求实时性很高的通信得以j 慎利进行。 2 。2 3 透信餮议 蝤n t 通信语裔( a g c n tc o m m u 姬c 砸。矬l a n g u a g c ，a c l ) 和邋信协议是 a g e 哦之间能够高效交互债怠和知识的基磷。其中协议是定义消患怎样被传递 的，通常有下面三种含义【1 4 ：l ： ( 1 ) 底层传输协议：粥p ，l p ，s m t p ，i l o p ， h - i p ； ( 2 ) 商层交互协议：协商、规划、博弈论协议等： ( 3 ) 对可能的、有效静通信原谮的交羧约束； 通常，第一种协议是指网络通傣底层所使用的传输机制；第二种协议是较高 层次土a g e n t 与其宅a g e n t 避行交互的控翻策略，可以作为实现方式，是由a g e n t 掌握的协议；而第三种协议作为通信语言描述的一部分。 第2 章相关理论知识 2 2 。毒轰秘眦遴俊语言( 艟) 虽然单个a 蒈t 具有自治性和自学习能力，但是面对一些分布式的复杂问 遂，仅纹依靠肇个瓣怒难以熊浃豹努须建立褶互协作的多 霉e n t 系统，这 个时候就出现了a g 龃t 间相互通信与协调的问题。a g e n t 间的通信所传递的不能 仅仅是字符流或二进制数流，因为a g e n t 怒其有一定智麓和自主豫的软彳牛实体， 它们之间的通信更应该建立在知识层上的袭达、理解和交流【1 4 1 。a g c n t 通信语言 裁燕基于上面翦意图焉设计的，它楚一种独立于镁域知识豹、高麓的运蓓语言。 a g e n t 通信语言的理论旗础是南语行为( s p e c c h a c t ) 理论，佬是由英国哲 学家鞠语富学家赴崩n 鬟爨的，蠡来经s 潮e ，e 确e n 等学者热班发震。富语行 为瑕论是关于人类通信交流的一种形式化模型，其核心思想是指说话者所说的 话浚苓佼佼只陈述一令事实，焉登还包摇谎话者徽窭静繁商某穗惫蓬静动 筝。 作为一种商层的a g e n t 通信语言，宦有一定的规范框架，如下图2 3 所示，主要 包揍：瀵惠类型、漤意格式、语义搐述窝漆容语言等凡今帮分，渡及提供支持 的共享本体和采用的交互协议。下硒对各个部分进行简单的介绍： ( 1 ) 消怠类蘩：逶常一令言诿疗鸯技寝一令a c 串掰矮爨懿港患类整， s e a r l e 对言语行为的可能形式进行分类，主臻有描砑、指导、委托、表达寂布。 该分类提袋了一个熊够定义逶售交滚模式豹续构； ( 2 ) 消息格式；定义通信原语和消息参数，例如：发送者、接收者。内容 语塞等等： ( 3 ) 语义描述：使得a g c 玎t 消息具有精确意愿的基础； ( 4 ) 砖蜜语言：表达绘定领域攀实豹谶畜工其； ( 5 ) 共享本体；定义一个对话领域的概念和概念问相豆关系的规范。如果 两个a g e n t 就某个领域的闻题通信，那么它们必须就描述这一领域傻月的本语取 得致，既存在共攀本体，这样才熊正确地解释交短语言； ( 6 ) 交互协议；为a g o n t 通信的交互模式提供便利； 第2 章相关理沦知识 话毒鑫蒜按滚tk 列护。卜旷斧，“0 p ，s i 鸸渗没 图2 3a c l 的基本框架 觳豹矗c l 都怒在魏裁范框檠上建立怒来嚣，葵串当蘸懿两释_ 耋流a e 毛是 f i p a ( f o 硼d a t i o nf o ri i l t e l l i g e mp h ”i c a la g e r n s ) 定义的a c l 和k q m l ( 戤l o 稍e d 辨q 噼拶删醚a 蛹程a t i 雠己a n g t 姆) 语塞。这掰耱矗e 毛缀穗酝；港 息的结构是一样的，而且消息的属性域也非常相似，其差异主要怒它们撮供的 语翅淫集合，嚣对瀵信骧谱缒语义解释。瓣兹，k q 糙l 已经逐激痰必了a 彬l 间通信的事实标准，我们的研究工作也是建立在k o m l 基础上，下面将详细介 绍孙秘纯谣言。 2 2 5 知识查询与操纵语言( k q 虬) k q m l 楚美国a 触 a 的知识共窜计捌( 心l o w l e d g es l l a 渤ge 腩r t ，k s e ) 小 组研究开发的一项成果，其燕要思想是：i 设m l 可用来做为一种a 辫n l 通信的 “外层”语言，它为消息定义了一个“信封”格式嘿知识交换格式( k i f ) 是 一种显示地对特定领域进行知识表永的语言，可用来形成k q m l 消息的内容部 分。 k q m l 趋一种交换知识嗣信息的描述性语言，京定义了a g e n t 间传递消息的 格式和消息怒理的协议，通过提供一套标准的通信艨语实现了a g e n t 闯信意的交 流和知识的欺享。 ( 1 ) k q m l 层次结构 在概念上，我们可以把i m l 看成是一种层次结构型诺言，大体上可以分 成三个层次，如下黼 q 所示： 第2 章相芙理论知识 内容( k f ) 游患( 如多p e e c 8 e t ) 通信( 如s e n d e r 他c e f v e r ) 囤2 4k q m f l 层次结构 内容层该层说明消息所包含的实际内容，既可以用程序语言来袭示， 也可以用翻然语畜描述。k q m l 对该层的信息仪进行简单的打包和传送而不进 行处理和理解； 消怠层该层是k q m l 谣言的榱心，它主要是标识发送消息所用的协 议，以及提供一个与内涵相关的服语，指明消息中的内涵为确认、询闻、命令 等动作或执行发送者撬傻辩翔程消息内容上鹩行为。嗣时宙乎通信内容对 k q m l 语言来说是不透明的，所以消息层还可能包括一魃描述内容的特征，如 谮富、通绩主题疆透德、零俸等等，这些特征傻裰霹傻在内容不w 知的猜凝下， 协议应用谶程也能够对消息进行分析、路由和萨确地传递【1 4 】； 逶髂层该层莛含一缰摇逐与逶镄双方稳荚豹擒毪参数，翱通信底层参 数、消息接收者和发送者的标识等等； ( 2 i 硷m l 溃惠熬落洼结秘 一条k q m l 消息主体是在一飙圆括号中列出的内容，其中第一行为通信原 谮( 娲翔a l i v e ) ，它定义了可终耀手a g 缀绶魏豹熟识簿移妥瓤痒熬各耪诲胃 的操作，按下来后丽跟着的是一组以。= 关键字”形式出现的参数名称和相应 豹参数篷。下瑟绘懑一条典型懿秣濒港怠结誊每接述： ( p 盱f o 删i v e ；s 徽d e f 嚣 ；r c c e i v e r o r ：f e 毋y 一谢摄 ：l a n g l l a g e ：o 嫩o l o 蛰7 ：c o n t c n t ) 其中，l ：l f 提供了一弹辏式化靛语言寒表达售爨和知识，它懿蘩本形式是瑷 一阶谓词演算语言的前缀方式为基础的，并对其进行了一定的扩展来增强表达 1 4 第2 章相关理论知识 能力。f 谮言基本内容包括对象、关系和躐数等，对象可以是常鬟和变量，这 里常量用小写英文字母a ，b 。c 等表示。料f 中的单个变疑通常表示为? x ，? y 等，x ，y 怒变量名，而序列变量表示晦，y 变量名。箕关系和函数对应着阶 逻辑中的谓词。k i f 中关系函数表达式的格式是( | e ) ， 其串“幸”纛捂可改宥多个或没有参数。 根据我们上面所描述的k 删l 的层次结构可知： ( 1 ) 内容层甥确消爨内容( ：c o 呶糖t ； ( 2 ) 消息层明确通信原语( p c l 晌蹦a t i v e ) 、知识表述语言( ：l 粕g u a g e ) 窝溺愚使焉鹣术语( ：o n t o l o 防) ； ( 3 ) 通信层描述底层通信参数，包括消息发送者( ：s e n d e r ) 、消息接 收卷( ：r e c e l v e f ) 释港惑撂谖( ：f 嫦l y - 谳氇) ； k q m l 具有可扩展性，开发人员可以撒据实际应用的需要在保留原来的通 穰爨语瓣蓦鹚上添鸯瑟耨豹鞠m 己爨谮来灌惩 ；荤求。 下面给出一个实例来详细说明，该例予的含义是：a g e n ta 想通过s e r v e r a 誉e 嫩( 谖魔a g 明1 ) 了舞到秘它穆似熬a g 鞠b 豹蠢关x 豹信惠，进程蘩下： 发给s e r v e ra g e n t 的消息： ( 把嘲i p 越l ：s e n d e ra ； 澉i v 群s 嚣v 烈a g 魁撞 ；i e p l y - w i 也q l ：l 越g 强辨x q 溉 ；c o n t e n t ( a s k a i l ；s 篦妇a ：d 印l y - 晰t hq 2 ：】勰g u a 拶 k l f ：c o n t e n t( s i l l i i l a r a ) ) ) 米自s e w e f a g e n t 的推荐： ( t 霉c o n l m e n d o n e ：s e n d e r s e m r a g e n t ：粥c e - v e ra ：i n 憎p l y t 0q l ls 第2 章相关理论知识 ：f e p l y - 诚斑p l ：l 粕g l l a g e 仅t ：彤饿栅( a 孵8 ) 发给a g t b 的消息： ( a s k ，越l ：辩n d c