（计算机软件与理论专业论文）面向agent的电子政务子系统建模方法.pdf

太原理- 下大学硕士研究生学位论文 面向a g e n t 的电子政务子系统建模方法 摘要 电子政务是指政府机构使用信息技术( 比如互联网和移动 计算) ，赋予政府部门以独特的能力，转变其与公民、企业、其 他政府部门之间的关系。电子政务系统是使用i n t e m e t 技术，向 公众提供政务信息和服务的信息系统。 在介绍了研究背景之后，作者介绍了电子政务系统确切的 定义、发展现状和现存的问题。要解决这些问题，作者提出面 向a g e n t 的电子政务系统建模方法。随着分布式人工智能研究 的深入而发展起来的a g e n t ( 4 4 理) 技术则是解决电子政务系统 问题的有效方法，可以提高电子政务系统的智能性、自主性和 持续发展的能力。多a g e n t 系统可以在电子政务应用领域扮演 重要的角色。面向a g e n t 的软件工程可以在基于a g e n t 的应用 系统的生命周期的各个阶段发挥作用。结合a g e n t 技术的特点 以及a g e n t 技术与电子政务系统的相互适应性，作者提出了一 种基于a g e n t 技术的用来建立充分反映用户需求、具有定自 适应能力的电子政务系统的建模方法。这种建模方法是面向 t 太原理- 下大学硕士研究生学位论文 a g e n t 软件工程的具体实现，面向a g e n t 软件工程是软件工程 的一个新的发展方向。作为上述建模方法的一个实例，作者对 某省科技厅项目审批系统进行a g e n t 建模实现，着重描述了系统 分析和系统设计阶段。在系统分析阶段进行了：面向a g e n t 的 分解，面向a g e n t 的抽象和组织。在系统设计阶段，引入b d i 范式，并且通过扩展统一建模语言u m l 给项目审批系统建模。 审批a g e n t 的形式化描述和生命周期也是文章的一个重要 组成部分。在文章最后，作者对这种面向a g e n t 的建模方法进行 了总结，提出了未来要深入研究的问题： 关键词：电子政务，代理，面向a g e n t 的软件工程，项目审批系 统，建模 太原理- 下大学硕士研究生学位论文 a na g e n to r i e n t e dm e t h o d o l o g y f o rm o d e l i n ge g o v e r n m e n ts u b s y s t e m a b s t r a c t e g o v e r n m e n tr e f e r st ot h eu s eb yg o v e r n m e n ta g e n c i e so f i n f o r m a t i o n t e c h n o l o g i e s ( s u c h a st h ei n t e r n e ta n d m o b i l e c o m p u t i n g ) t h a th a v et h ea b i l i t yt ot r a n s f o r mr e l a t i o n sw i t hc i t i z e n s ， b u s i n e s s e s ，a n do t h e ra r m so fg o v e r n m e n t a f t e r i n t r o d u c i n g t h er e s e a r c h b a c k g r o u n d ，t h e a u t h o r d e s c r i b e st h r e ea s p e c t so ft h ee g o v e r n m e n t ：t h es p e c i f i cd e f i n i t i o n ， t h ed e v e l o p i n gs i t u a t i o na n dt h ee x i s t i n gp r o b l e m s t oa d d r e s st h e s e p r o b l e m s ，t h ea u t h o rp r o p o s e sa na g e n to r i e n t e da p p r o a c ht ot h e m o d e l i n go ft h ee g o v e m m e n ts y s t e m t h et e r ma g e n tw a sw i d e l y d i s c u s s e dw i t ht h er e s e a r c ho fd i s t r i b u t e da r t i f i c i a l i n t e l l i g e n c e ( d a i ) f i e l d t h ea g e n tt e c h n i q u e sa r es u i t a b l ef o rt h ee g o v e r n m e n t s y s t e m t h ei n t e l l i g e n c e ，a u t o n o m ya n ds u r v i v i n ga b i l i t y o ft h e i i i 太原理- 下大学硕士研究生学位论文 e 。g o v e r n m e n tc a nb ei m p r o v e d m u l t i a g e n ts y s t e m sc a np l a ya l l i m p o r t a n tr o l ei nt h ea p p l i c a t i o na r e ao fe - g o v e r n m e n t i nt h el i g h to f t h ec h a r a c t e r so fa g e n t t e c h n o l o g y a sw e l la st h e a d a p t a b i l i t y b e t w e e na g e n tt e c h n o l o g ya n de g o v e m m e n ts y s t e m ，t h ea u t h o r p r e s e n t s af r a m e w o r kf o r d e s i g n i n g ，w h i c hi s b a s e do na g e n t t e c h n o l o g ya n di su s e dt os e tu pc o n s t i t u t i n gp r o b l e md o m a i n ，f u l l y r e f l e c t i n g u s e rr e q u i r e m e n t sa n dh a v i n gs o m ea d a p t a b i l i t y t h i s m o d e l i n gm e t h o di s t h er e a l i z a t i o no fa g e n to r i e n t e ds o r w a r e e n g i n e e r i n g ( a o s e ) ，a n dw h i c hi s an e wm a i n s t r e a mo fs o f t w a r e e n g i n e e r i n g a sac a s es t u d yo fa b o v em o d e l i n gm e t h o d ，t h ea u t h o r m o d e lap r o j e c te x a m i n i n gs y s t e mw i t ha g e n to r i e n t e da p p r o a c ha n d h i g h l i g h t t h e s y s t e ma n a l y s i s a n d d e s i g n d u r i n gt h es y s t e m a n a l y z i n g p h a s e ，t h e a u t h o rm a k e st h e f o l l o w i n ge f f o r t s ：a g e n t o r i e n t e dd e c o m p o s i t i o n ，a g e n to r i e n t e da b s t r a c t i o na n do r g a n i z a t i o n d u r i n gt h es y s t e ma n a l y z i n gp h a s e ，t h ea u t h o rb r i n g st h eb e l i e f d e s i r e i n t e n t i o n ( b d i ) f o r m a l i s m a n de x t e n d st h eu n i f i e d m o d e l i n gl a n g u a g e ( u m l ) t om o d e l t h e p r o j e c te x a m i n i n g s y s t e m t h ef o r m a ld e f i n i t i o n sa n dl i f ec y c l eo f t h ee x a m i n i n ga g e n ti n 太原理- 下大学硕士研究生学位论文 t h ep r o j e c ti sa ni m p o r t a n ts e c t i o no ft h i sp a p e r i nt h el a s ts e c t i o n ， t h ea u t h o rs u m m a r i z e st h ea g e n to r i e n t e dm o d e l i n gm e t h o da n d d i s c u s s e st h er e s e a r c hn e e d st ob ed o n ei nt h ef u t u r e k e yw o r d s ：e g o v e m m e n t ，a g e n t ，a g e n to r i e n t e ds o f t w a r e e n g i n e e r i n g ，p r o j e c te x a m i n i n gs y s t e m ，m o d e l v 太原理- 下大学硕士研究生学位论文 1 1 研究背景 第一章绪论 随着i n t e m e t 和i n t r a n e t 的应用普及，政府的信息化建设已经成为国 民经济信息化建设的重要组成部分。随着技术进步的加快，尤其是国际 互联网的迅速发展，一个全球性的信息社会正在逐步形成，推进政府部 门政务工作的自动化、网络化、电子化，已是大势所趋。联合国经济社 会事务部把推进发展中国家政府信息化作为近几年的工作重点 ”，目的是 通过信息技术的应用改进政府组织，重组公共管理，最终实现办公自动 化和信息资源的共享。在世界各国积极倡导的“信息高速公路”的五个 领域中，“电子政务”被列在第一位，可见政府信息化是社会信息化的基 础。在这方面，一些发达国家已先行一步。近年来，欧、美、日等发达 国家为提高国际竞争优势，相继推出国家信息基础建设，并规划网络构 建“电子政务”，作为提高政府效率及为公众服务的重点，建立一个反映 人民需求为导向的政府，以更有效率的行政流程，为人民提供更广泛、 更便捷、更友好的信息和服务。 在我国，政府部门的管理观念也在逐步发生变化，其职能正从管理型 转向管理服务型，如何更好地发挥政府部门宏观管理、综合协调的职能， 如何更加有效地向公众提供服务，提高工作效率、打破信息盲区、加强廉 政建设已成为当前各级政府部门普遍关注和亟待解决的问题。国家“十五” 计划纲要要求“政府行政管理要积极运用数字化、网络化技术，加快信息 化进程”。各级政府、行政管理部门都面临着利用信息技术推动政务工作 科学化、高效率的新局面。如何选择、运用一套有效的电子政务平台，已 1 太原理- 下大学硕士研究生学位论文 提到各级政府、行政部门的议事同程中。 1 2 电子政务概述 1 2 1 电子政务的概念与现状 电子政务【2 j 是基于网络的符合i n t e m e t 技术标准的面向政府机关内部、 其他政府机构、企业以及社会公众的信息服务和信息处理系统。推广电子 政务不仅是政府部门为公众提供信息服务，政府部门内部以及部门之间实 现信息资源共享，而且可以实现政府办公自动化，提高办公效率。 世界银行认为电子政务是指政府机构使用信息技术( 比如万维网、互 联网和移动计算) ，赋予政府部门以独特的能力，转变其与公民、企业、 政府部门之间的关系。这些技术可以服务于不同的目的：向公民提供更加 有效的政府服务、改进政府与企业和产业界的关系、通过利用信息更好地 履行公民权、以及增加政府管理的效能。这些因此而产生的收益可以减少 腐败、提高透明度，促进政府服务更加便利化、增加政府收益或减少政府 运行成本。 传统上，一位公民或者一个公司与政府机构之间的相互作用发生在一 个政府办公室之中。 通过新兴的信息和通信技术，找到更接近于客户的 服务中心是可能的。这样的服务中心可能是政府机构一个无人看守的服务 亭，一个更接近于客户的服务亭，或者是客户通过使用家庭或者办公室里 的一台个人计算机来接受政府的服务。 电子政务与电子商务( e c o m m e r c e ) 情况相似。电子商务使得公司之 间彼此更有效地进行交易( b 2 b ，企业对企业) ，使用户更接近公司( b 2 c ， 企业对个人) ；电子政务目的是使得政府和公民( g 2 c ) 之间的相互作用， 2 太原理- 下大学硕士研究生学位论文 政府和企业( g 2 b ) 之间的相互作用，政府部门之间( g 2 g ) 之间的相互 作用更友好、更便利、更透明和更廉价。 电子商务已经通过四个阶段逐步形成： ( 1 ) 发布，( 2 ) 交互，( 3 ) 完成交易，和( 4 ) 交付。然而，到目前为止，大多数电子政务活动集中 于发布。安德森咨询公司调查表明在不同的国家之间电子政务活动的成熟 性方面有巨大差别。安德森咨询公司最重要的发现或许是：即使是电子政 务发展最成熟国家也仅仅开发了电子政务不到2 0 的潜能。 以电子政务的建设已经相对成熟的英、美等发达国家为例，电子政务 建设可以清晰地分为四个阶段： 第一阶段，政府各部门通过政府网站发布和公告政府信息，以便利公 民和法人；第二阶段，这些政府网站演变成“双向沟通”的工具，允许公 民在网上向政府提供自己的信息，而不再用电话、写信或跑腿的方式；第 三阶段，人们可以在政府网站上从事些正式的、可以计量的价值交换活 动。例如更新执照、支付罚款和网上报名；第四阶段，建立一个综合的政 府门户网站，它把政府的所有服务功能全部整合在一起，并以公民和法人 的特殊需求和活动为依据提供向这些服务的路径，而不再是按照政府的部 门和机构划分来提供服务。 我国电子政务的历史不长，但是已有部分较成功的实践，如金关工程、 金税工程、教育部网上招生等，但总的说来我国的电子政务建设尚处于起 步和探索阶段，目前还有很多理论和实践问题没有得到很好的解决。 回顾我国政务信息化的进程【3 】，大致可分为三个阶段：第一阶段，以 桌面字处理工具为典型的个人办公工具软件阶段，计算机应用提高了个人 工作效率。第二阶段，基于关系型数据库技术，以c s 体系结构应用为特 征阶段，这一阶段基本实现了部门级的数据处理、公文处理等的自动化。 第三阶段，基于符合i n t e m e t i n t r a n e t 技术标准的平台应用阶段，这一阶段， 3 太原理- 下大学硕士研究生学位论文 不仅在技术上有了很大进步，而且应用范围已从部门内部、部门之间扩展 到行业系统内部，乃至跨部委跨系统。 在i n t e m e t 应用方面，政府部门已陆续建立了自己的w e b 服务器和网 站，有的还实现了一些简单的网上业务。但由于各相关单位在信息化建设 中的技术差异和经验欠缺，电子政务并未在真正意义上得以实现，相反， 不少政府站点在规划建设、管理维护以及安全性方面还停留在较低的水平 上，各级政府部门还有待建立和完善从页面制作、审批、更新，流程管理， 应用开发，安全性保证，与后台应用系统( 如o a 和业务系统) 集成的以 及客户支持的一整套行之有效的管理模式、运营方法和技术平台。 我国电子政务大规模的网络建设将告一段落，“重硬轻软”的现象正在逐 步转变，面向服务、规模应用将成为2 0 0 5 年电子政务的发展趋势。依据 计世资讯发布的资料，到2 0 0 5 年，国内主流的基于业务架构平台的新一 代的电子政务和o a 软件的市场规模将达1 6 亿元。 图1 1 中国新一代电子政务和0 市场 ( 资料来源：计世资讯) 12 2 电子政务系统的目标 电子政务系统的总目标是：提高政府工作效率和政府服务质量；有利 于取得特定政策的结果，有利于达到经济政策的目标，有利于改革，有利 4 太原理- 下大学硕士研究生学位论文 于在政府与人民之间构筑诚信；政府更好的提供服务，公众接受服务更方 便；政务系统低消耗，更可靠，保证投入的有效性和效率；降低服务交易 成本，通过革新支持知识经济；公众更广泛的参与，通过公众参与到政府 活动中，加强对虚假的和欺骗性的有偿服务的控制j 偏远山区公众可以通 过高速互联网增加社会参与程度；公民可以在家工作，消除残障人员的障 碍，消除性别障碍，增强社区满意度，在电子政务实施中增强公众的民主 参与度。 我国政府执行电子政务有两个基本目标：一个是通过电子政务如网上 招标或者执行办公系统来降低政府成本与开支，另外一个是提高政府各职 能部门对市民的服务能力。通过对政府服务社会及公众能力的加强，最终 达到促进整个城市或政府管辖范围内的经济繁荣，提升整个城市及地区的 综合竞争力，增强政府竞争力。 同时，电子政务系统根据服务的受众不同而有着不同的目标： 政府与公民( g 2 c ) 之间的目标，给个人提供一站式服务，使得公民 可以在线的获取信息和服务。使得公民可以快速而容易的发现他们所需要 的东西，并且在几分钟或者几秒之内得到信息，而不是要等待几天或者几 小时；接受服务的是公民，而不是集中给代理机构服务；精简服务程序， 直接向公民提供服务；构筑和加强政府的诚信度。 政府与企业( g 2 b ) 之问的目标，通过提供一站式服务的信息入口， 来促进商业发展、降低企业负担；免除企业重复报告相同数据给多个不同 的政府部门；通过公司与政府相互作用的更加有效率的方法，来流线化报 告程序，节约时间；解除管制和立法改革：增强国民经济在全球市场内的 灵活性和竞争性；向劳动力市场提供熟练的，了解i t 知识的公民。 政府与政府雇员( g 2 e ) 之间的目标，提供政府雇员的相关信息；允 许政府雇员根据用户级别对重要的应用和内容的进入；容易从不同领域收 5 太原理- 下大学硕士研究生学位论文 集信息的能力；任何时候、任何地方与其他政府部门雇员的合作；不同的 政府部门之间更有效的交互的机会；改进政府部门内部的信息共享和团队 合作。 政府部门( g 2 g ) 之间的目标，使各级政府能够协同更好的服务于公 民和公司；中央政府要精简地方政府上呈报告的流程；降低单独的政府部 门的不完善性，向“连接型”的政府转变，增强不同部门的协作性；改变 “反应型”服务为“主动型”服务；开放和负责任的政府；节约政府办公 成本。 1 2 3 电子政务系统存在的主要问题 为了提高政府部门工作效率，许多政府部门都在逐步加大对电子政务 系统开发的投资，并取得了一定效益。但对于大多数政府部门来说，对电 子政务系统开发的投入并没有产生与之相匹配的产出和效益。根据最保守 的估计，政府部门投资和实施电子政务系统的成功率不超过2 0 。 项目管理研究的权威机构s t a n d i s hg r o u p 的统计结果也与此吻合。自 1 9 9 4 年起，s t a n d i s hg r o u p 开始发布著名的c h a o s 系列报告，依据s t a n d i s h g r o u p 在2 0 0 1 年最新发布的c h a o s 报告，当前应用项目的失败情况大致 如下： 图1 - 2 应用项g l 失败率 ( 资料来源：s ta n d is hg r o u p ) 6 太原理- 下大学硕士研究生学位论文 依据g a r t n e rg r o u p 近期发布的统计和预测，表明电子政务系统的实施 依然具有很高的风险，丌发电子政务系统失败率达到7 5 。 我国的政府信息化建设己历时2 0 年，国家在这方面投入了大量资金。 从办公自动化起步，目前我国政府办公业务网( 政务内网) 已基本建成， 政府公众信息网( 政务外网) 也形成了相当规模。但是由于标准不一、各 自为政、自成一体、不联不通，缺乏有效整合，政府大小部门之间最终形 成了一个个“信息孤岛”，隔断了部门之间业务上的内在联系，致使丰富 的信息资源难以得到共享。现有的电子政务系统，缺乏统一的业务基础架 构，无论是独立的工具软件还是集成的解决方案，大多是孤岛型的应用， 或者是业务功能模块的简单累加。这些孤岛系统，相互之间是孤立封闭的。 一个恰当的例子，是某市税务部门，目前已经有几十个信息化系统了，而 较为重要的系统，则只占其中的1 4 0 ，正是由于这种缺乏国家统一标准和 无明确规则的信息化建设，导致各个部门之问形成了一个个“信息孤岛”， 众多凌乱的系统亟待整合。 信息孤岛在目前电子政务发展过程中已经成为瓶颈，孤岛系统1 4 1 存在 如下根本性的缺陷： 1 无法从根本上提升政府部门管理效能 现有孤岛型信息系统，由于下列关键问题，因而难以从根本上提升电 子政务系统的管理效能：难以实现信息共享和关联，难以实现团队协作，难 以实现流程连接，难于实现综合分析。 2 投资浪费，升级困难 不同应用各自为阵，基础资源不共享，浪费投资，各类应用的维护模 式和工具不一致，整体维护成本高昂，孤岛应用难以集成，升级和改造困 难。 孤岛问题是现有信息系统的关键问题，计世资讯的一项统计数据表 7 太原理- 下大学硕士研究生学位论文 明，孤岛问题也是目前用户最关注和希望解决的问题。 其他 合作伙伴好 能减少投入 系统管理方便 安全管理好 开发工具易用 适应技术发展 屏蔽技术细节 技术无关性好 解决应用孤岛 0 0 0 1 0 0 0 2 0 0 0 3 0 0 0 4 0 0 0 图卜3 用户对架构平台的要求 数据来源：计世资讯( c c wr e s e a r c h ) 信息化发展是有阶段性的，在计算机应用的初级阶段，围绕一项项业 务工作，开发或引进一个个应用系统。这些分散开发或引进的应用系统， 一般不会统一考虑数据标准或信息共享问题，产生“信息孤岛”在所难免 的，但可怕的是如果信息化建设总是停留在初级阶段而不再向前发展，就 会导致原有的“信息孤岛”还未消除，而新的“信息孤岛”却不断出现， 积重难返，从而陷入信息化的“l t 黑洞”中，造成了重复建设和资金的严 重浪费。 由此可以看出，电子政务系统的需求和应用日趋复杂。尤其是电子政 务系统发展到成熟阶段，高效合理地组织和管理各类政务服务就成为开发 电子政务系统的关键。现代电子政务平台和电子政务环境不仅是开放和异 8 太原理- 下大学硕士研究生学位论文 质的，而且是大型分布式的，任何一个政府部门的任意一台计算机都不再 是一个独立运行的系统，计算机之间、计算机和用户之间的密切联系使电 子政务系统越来越复杂。传统的集中式计算模式不能适应大型分布式电子 政务信息处理的要求，而基于a g e n t 的计算和以a g e n t 为主体的高层交互 可以满足现代计算和分布式电子政务信息处理系统的要求。随着分布式人 工智能( 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 ：d a i ) 研究的深入而发展起来的 a g e n t ( 智能代理) 技术则是解决电子政务系统问题的有效方法，多a g e n t 系统( m u l t i a g e n ts y s t e m s ：m a s ) 可以在电子政务应用领域扮演重要的角 色。采用面向a g e n t 软件工程方法学对电子政务系统建模的重要意义在于， 实现以业务为导向和驱动的软件开发。最终目的是通过模型驱动构架、简 化、集成电子政务系统，从根本上提升电子政务系统的集成性、统一陛和 技术平台无关性。 9 太原理- 下大学硕士研究生学位论文 会的基本构件“人”的对应物“主体”理所当然地成为人工智能研究的基 本对象。 a g e n t 具有丰富的内涵，其中文名词有“主体”，“智能体”，“代理” 等。人工智能的研究者更倾向于使用“智能体”，而在复杂适应系统 ( c o m p l e x a d a p t i v es y s t e m ，c a s ) n 论中则更多地称之为“主体”。人们从社 会智能、知识处理、拟人性等角度给予了a g e n t 不同的定义，也有一些学 者还提出有关a g e n t 的强定义和弱定义。然而迄今为止学术界尚未给出有 关a g e n t 统一而确切的概念。a g e n t 技术应用于许多领域，不同专业的人 会对a g e n t 有不同理解，由此可能会带来概念上的误解，造成应用上的混 乱。下面在总结国内外有关a g e n t 的多项研究工作的基础上，给出了在电 子政务应用系统中应赋予a g e n t 的特征、内容和结构，以便于在本领域里 对问题的深入探讨。 2 2 a g e n t 的概念 2 2 1a g e n t 是硬件或软件系统 一种较为普遍的观点认为，a g e n t 是计算机硬件或软件系统，其组成 元素之i b j 以及与所在环境之间存在着某种特定的关系。a g e n t 具有有别于 一般意义上所指硬件和软件的特征。 ( 1 ) 自治性。a g e n t 在进行运作时，不需要人或其它个体的直接介入 或干预，其自身就具有一定的控制能力。但不否认在启动运作或在运作过 程中，a g e n t 从人或其它个体那罩得到必要的信息输入。 ( 2 ) 开放性。研究a g e n t 之间的交互语言是很重要的，因为它可以 通过某利t 工具实现与人类或非人类的a g e n t 进行交互。 太原理- 下大学硕士研究生学位论文 ( 3 ) 反应能力。a g e n t 具有适应环境变化的能力，能够对环境的变化 做出及时的反应。 ( 4 ) 主动性。a g e n t 不仅能对其环境变化做出被动反应，而且在某一 确定目标指导下具有主动行为。 基于上述定义，a n e n t 在软件系统中的代理又称为软件代理( s o f t w a r e a g e n t ) 。另外，在硬件机器人的概念里，软件代理可看作是一种软件机器 人( s o f t r o b o t l 。 2 2 2a g e n t 是体现智力状态的实体 a g e n t 是这样一种实体，即体现智力状态的实体，如信念( b e l i e f ) 、能 力( c a p a b i l i t y ) 、选择( c h o i c e ) 和承诺( c o m m i t m e n t ) 等。这些状态分别可用准 确的方式表达，类似于人类通常所使用的意义。某些硬件或软件成为 a g e n t ，正是由于它们具备了对那些智力状态进行分析和控制的能力。当 然，任何一个a g e n t 都不大可能具备上述全部的能力，研究者一般会根据 研究目的或实际应用的需要，设计和实现相应的机能。a g e n t 作为体现智 力状态的实体，模拟人类的思维方式，对利用计算机和其它自动化手段。 解决客观世界的问题是种有益的探索。 2 2 3a g e n t 的其它属性 a g e n t 除上述属性之外，还有其它一些属性，可以拓展对a g e n t 的理 解，但从概念定义上看，它们较以上两种定义相对“弱”些。 ( 1 ) 从属性：这一点最具a g e n t 的原始含义，即一方代表另一方的 利益而从事活动，如在智能接口方面，软件a g e n t 依据用户的意愿完成具 有某种目的的活动或任务。当然“委托”的一方不仅仅局限于人类，也可 以是某些硬件、软件或其它的a g e n t 。 1 2 太原理- 下大学硕士研究生学位论文 ( 2 ) 高级性：这一点在定义上是较模糊的，但它常被用来区别a g e n t 与一般意义上的软件和硬件，表现在它的符号表达形式和或具认知的功 能。 ( 3 ) 推理能力：代理可以根据其当前的知识和经验，以理性的方式 推理或推测。 ( 4 ) 规划能力：根据目标、环境等的要求，代理至少应该对自己的 短期行为做出规划。 ( 5 ) 学习和适应能力：主体可以根据过去的经验积累知识，并且修 改其行为以适应新的环境。 ( 6 ) 移动性：代理可以从一个地方移动到另一个地方而保持其内部 状态不变。代理可以携带数据和能够在远处执行智能指令。 ( 7 ) 诚实性：假设代理不会传递虚假信息。 ( 8 ) 合理性：假设代理的行为都是为了取得既定的目标，而不会出 现阻止目标的实现。 综上所述，描述一和描述三偏向于a g e n t 所表现出来的外在特性，这 些定义缺乏定量的描述。在具体的应用中，对a g e n t 每种特性的强调程度 是可以有所不同的。描述- n 从内在机理揭示了a g e n t 的系统行为，但在 实现上存在较大的困难。 2 2 4a g e n t 的概念 广义的a g e n t 包括人类、物理世界的机器人和信息世界的软件机器人。 狭义的a g e n t 则专指信息世界中的软件机器人或称软件a g e n t 。它是代表 用户或其它程序，以生动服务的方式完成一组操作的机动计算实体。所谓 “主动服务”是指：( 1 ) 主动适应，即在完成操作的过程中，它可以获得、 表示并在以后的操作中利用关于操作对象的知识以及关于用户意图和偏 1 3 太原理- 下大学硕士研究生学位论文 好的知识：( 2 ) 主动代理，即对一些任务无须用户发出具体指令，只要当 前状态符合某种条件，就可以代表用户或其它程序完成相应的操作。所谓 “机动”是指在所处的计算环境中灵活的访问机制，以及同其它a g e n t 通 信和协作的机制。一般情况下，我们所指的a g e n t 是软件a g e n t 。 w o o l d r i g e 在文 7 】中给出了a g e n t 的两种定义： 定义1 ( 弱定义) ：a g e n t 用以最一般地说明一个软硬件系统，它具有这 样的特性：( 1 ) 自治性( a u t o n o m y ) ，a g e n t 可以在没有人或其它a g e n t 直接 干预的情况下运作，而且对自己的行为和内部状态有某种控制能力；( 2 ) 社会性( s o c i a la b i l i t y ) ：a g e n t 和其它a g e n t ( 也可能是人) 通过某种a g e n t 语言进行信息交流；( 3 ) 反应性( r e a c t i v i t y ) a g e n t 能够理解周围的环境， 并对环境的变化做出实时的响应；( 4 ) 能动性( p r o - a c t i v e n e s s ) ：a g e n t 不仅 简单地对其环境做出反应，也能够通过接受某些启动信息，表现出有目标 的行为。 定义2 ( 强定义) ：a g e n t 除了具备定义1 中的所有特性外，还应具备一 些人类才具有的特性，如知识、信念、义务、意图等。 以上定义给出了a g e n t 的一些性质，实际上，对a g e n t 还可以给出更多的 性质，但是目前还难以给出一般性准则。 2 3 a g e n t 的理论 a g e n t 的理论模型研究主要从逻辑、行为、心理、社会等角度出发， 对a g e n t 的本质进行描述，为a g e n t 系统创建奠定基础。由于对a g e n t 特 性的描述还只停留在自然语言的层次上，且描述很不严格。所以，研究人 员试图从理论上研究如何用符号表示复杂信息世界中的a g e n t ，以及a g e n t 如何根据各种信息对环境进行推理和决策。首先，我们需要精确定义关于 a g e n t 的各种概念，如知识( k n o w l e d g e ) 、信念( b e l i e f ) 、愿望( d e s i r e ) 、 】4 太原理- 下大学硕士研究生学位论文 不同的a g e n t 理论家开发出不同的表示a g e n t 特性的形式方法，下面 我们对影响较大的b d i 理论进行讨论。 2 4b d i 模型 在理性a g e n t 的形式化过程中，通常认为a g e n t 的思维状态包括信念、 愿望和意图这三个属性，因此b d i ( b e l i e f _ d e s i r e - i n t e n t i o n ) 模型一直是 a g e n t 建模研究的重点。 当前a g e n t 使用的b d i 模型一般都是在c o h e n 和l e v e s q u e 的 规模态逻 辑的意图模型以及r a o 署l j g e o r g e 用的b d i 计算数逻辑模型1 8 l 基础上发展起来 的，即侧重于形式描述信念( b e l i e f ) 、愿望( d e s i r e ) 和意图( i n t e n t i o n ) ，简称 b d i ，其本质上要解决的问题是如何确定a g e n t 的目标以及如何实现这个目 标。 一个b d i 模型包含三种基本成分： 信念( b e l i e f ) 是一个包括了对世界相关的信念、与其它a g e n t 思维趋 向相关的信念和自我信念的集合。信念是a g e n t 对世界的认知，包含描述 环境特性的数据，描述自身功能的数据和描述合作a g e n t 功能的数据，是 a g e n t 进行思维活动的基础。 愿望( d e s i r e ) 是a g e n t 的最初动机，是其希望达到的状态或希望保持 的状态的集合。a g e n t 希望达到的状态，由此可以激发系统的规划和行动。 一般来说，可以表达为a g e n t 对环境状态的一种期待和判断，也就是通过 判断该状态是否成立作d e s i r e 是否实现的标志。a g e n t n 7 以拥有互不相容 的愿望，而且也不需要相信它的愿望是绝对可以实现的。 意图( i n t e n t i o n ) 是承诺实现的愿望中选取的当前最需要完成或者最 适合完成的一个，是f i i j a g e n t 将要正在实现的目标，它是属于思维状态 1 6 太原理- 下大学硕士研究生学位论文 的意向方向。当前意图对a g e n t 的当前动作具有指导性的作用。 基于b d i 模型的a g e n t 研究一般分为两个层面，一个就是理论层面， 也叫做逻辑层面，主要研究如何使用逻辑方法给出b d ia g e n t 丁f 规语义描 述；另一个层面是实际应用层面，包括系统体系结构的设计以及编程实现。 后文提到的某省项目审批系统a g e n t 建模，就要用到b d i 模型，进行系统 体系结构设计。 2 5 a g e n t 的体系结构 a g e n t 的体系结构需要解决的问题是：a g e n t 由哪些模块组成，它们之 间如何交互信息；a g e n t 感知到的信息如何影响它的行为和内部状态；以 及如何将这些模块用软件或硬件的方式组合起来形成一个有机的整体，真 正实现a g e n t 。 a g e n t 的体系结构描述了组成a g e n t 的基本成分及其作用、各成分的 联系与交互机制、如何通过感知到的内部状态和外部环境确定a g e n t 应采 取的不同行动的算法、a g e n t 的行为对其内部状态和外部环境的影响等。1 9 1 目前提出的a g e n t 的体系结构大致可分为以下三类： l 、推理式体系结构( d e l i b e r a t i v ea r c h i t e c t u r e ) 该体系结构的特点是：a g e n t 中包含了世界显式表示的、符号的模型， 并且其决策( 如执行什么动作) 是通过逻辑推理、基于模式匹配和符号操 作得出的。这种体系结构的a g e n t 其认知构件由世界模型和规划器两部分 组成。它的一个基本假设是：对a g e n t 的认知功能进行模块化是可能的， 即可以分丌来研究a g e n t 不同的认知功能，然后把它们组装在一起构成智 能自治性a g e n t 。 这种体系结构的问题是：如何在。定时问内将现实世界翻译成一个准 1 7 太原理- 下大学硕士研究生学位论文 第三章面向a g e n t 的软件工程 3 1 软件工程的程序设计方法的发展 回顾软件工程发展的历史，可以知道软件工程的程序设计方法的发展 可分为四代m 1 ： 第一代：面向“过程”的程序设计方法( p o ) 面向软件系统的信息流程图，采用面向过程的程序设计语言 ( p r o c e s s o r i e n t e dl a n g u a g e ) 或面向进程的程序设计语言 ( p r o c e d u r e - o r i e n t e dl a n g u a g e ) ，如：f o r t r a n 、a l g o l 、c o b o l 等编程， 实现软件设计流程图所描述的信息处理过程的功能，称为面向“过程” ( p r o c e s s o r i e n t e dp r o g r a m m i n g ) 的程序设计方法或面向“进程”的程序设计 方法( p r o c e d u r e - o r i e n t e dp r o g r a m m i n g ) 。这种( p 一0 ) 方法适用于设计小规模 的专用软件包，软件的通用性、重用性、扩展性差。 第二代：面向“模块”的程序设计方法( m 0 ) 结构上将软件系统划分为若干功能“模块”( m o d u l e ) 或实体，分别采 用模块化程序设计语言如：p a s c a l 编程实现：再由各模块联结、组合成 相应结构的软件系统。称为面向模块( m o d u l e o r i e n t e dp r o g r a m m i n g ) 的程序 设计方法或模块化程序设计方法( m o d u l ep r o g r a m m i n g ) 。也称为面向“实 体”的程序设计方法( e n t i t y o r i e n t e dp r o g r a m m i n g ) 。 这种( m 0 ) 方法适用于设计模块化、结构化程序，可提高软件系统的 模块化、结构化水平，设计和组装较大规模的软件系统，有助于提高软件 的通用性、重用性、扩展性。 第三代：面向“对象”的程序设计方法( o 0 ) 2 4 太原理- 下大学硕士研究生学位论文 所谓“对象”是指具有一定结构、属性和功能的“实体”，采用“对 象”和“对象类”，以及对象之间的相互通信的“消息”，描述客观世界中 的各种事物及其相互关系，建立面向“对象”和“消息”的具有层次结构 的“世界模型”。 面向对象的程序设计方法( o b j e c t - o r i e n t e dp r o g r a n l m i n g ) 基于上述面 向对象世界模型。采用面向对象的程序设计语言f o b j e c t o r i e n t e d l a n g u a g e ) ，如c + + 、s m a l l t a l k 等编程实现。 这种( o o ) 方法，具有通用性适用于广泛应用领域的大规模软件系 统设计。有助于提高软件的重用性、扩展性、移植性，提高编程效率和程 序自动化水平。 第四代：面向a g e n t 的程序设计方法( a - 0 ) 面向a g e n t 的程序设计方法，可视为面向“对象”( o b j e c t o r i e n t e d ) 的程序设计方法的发展，是新一代的程序设计方法。由于a g e n t 是“对象” 的升华，是具有自主性、主动性的智能化、拟人化的“对象”，是具有拟 人智能特性的“实体”。因而，面向a g e n t 的( a o ) 方法不仅继承了面向“对 象”( o o ) 和面向“模块”( m 0 ) 方法的优点，具有：通用性、模块性、重 用性、扩展性、移植性，而且，进一步发展了面向“对象”和面向“模块” 的方法，提高了软件系统智能性、互操作性、灵活性、编程效率和程序自 动化水平、智能化水平。新一代的程序设计语言，如：j a v a ，适用于面向 a g e n t 的程序设计，具有优良特性。 过程语言 结构化编程 o o pa o p 结构单元程序子程序对象 a g e n t 与前一阶程序的绑定单元子样序+ 持久化对象+ 独立操作 段的关系当前状态线释+ 白主性 表3 一l 软件工程的程序设计方法的发展 太原理- 下大学硕士研究生学位论文 中要处理内在不确定的问题，或者当他们被赋予灵活交互的能力，即他们 要与设计其没有预料的实体交互。最后，a g e n t 能够显式的表示组织关系； 系统基本组成元素之间的关系可以由问题解决者的行为和采取的行动反 映出来。 考虑一下基于a g e n t 的软件工程方法学的潜在缺点也是必要的。某些 让这种方法有利的特点同时也可能给解决问题带来不利的一面。例如， a g e n t 交互的结果是内在的不可预知的。由组成元素判断整个系统的行为 也是非常困难的，因为a g e n t 可能采取一些紧急措施。有许多方法可以解 决这些困难。可以采取通信协议，协议的属性被正规分析或者可以采用严 格的组织模型。但这样可能会导致a g e n t 交互的性质和范围的限制。这样 的解决办法减少了系统的不可预知性，但同时也减少了基于a g e n t 的软件 工程方法学的力量。a g e