（计算机应用技术专业论文）基于代理社会的交互式规划研究.pdf

a b s t r a c t t h i sd i s s e r t a t i o np r e s e n t st h er e s u l t so fm yp h dr e s e a r c hw o r ko n “a g e n t s o c i e t yb a s e di n t e r a c t i v ep l a n n i n g ”t h eo b j e c t i v eo ft h i s r e s e a r c hi st o s t u d y s e v e r a lk e yi s s u e so fa g e n ts o c i e t yb a s e di n t e r a c t i v ep l a n n i n ga n df i n do u t a p p r o a c h e st os o l v et h e m ，i n c l u d i n gu s e r sb e h a v i o r , a g e n ts o c i e t yd e f i n i t i o n ， p l a nm o d e l ，p l a na l g o r i t h ma n d m a l i c i o u sa g e n t t h e b a c k g r o u n d o f t h i sr e s e a r c hw o r ki st w o d i g i t a lc i t ye x p e r i m e n t s ：d i g i t a l c i t yk y o t oa n dd i g i t a lc i t ys h a n g h a i d i g i t a lc i t yk y o t op r o j e c tw a ss t a r t e di n o c t1 9 9 8b yp r o t o mt s h i d ai nk y o t o u n i v e r s i t ya n dn t to p e nl a b 。d i g i t a l c i t ys h a n g h a ip r o j e c tw a si n i t i a t e di n j u n e2 0 0 0b yp r o fs h e n gh u a n y ei n s h a n g h a ij i a o t o n gu n i v e r s i t y t h i sr e s e a r c hi ss u p p o r t e db yt h es h o r tt e r mp r o m o t i o n s c h o l a r s h i p ( a i e j ) t h i st h e s i sp r e s e n t st h ec o n t r i b u t i o n sa sf o l l o w s ： jn er e s u l t so f s t u d y i n gu s e r s b e h a v i o r si nt h ei n t e r a c t i v e p l a n n i n gp r o c e s s f i r s t l y a ne x p e r i m e n ti s m a d et o s t u d yt h eu s e r sb e h a v i o r si nt h e i n t e r a c t i v ep l a n n i n gp r o c e s s 3 0 0i n t e r a c t i o nd i a l o g u e sb e t w e e ns i m u l a t e d a g e n ta n dh u m a n f a c t o r si ni n t e m e tc h a tr o o ma n da r ec o l l e c t e da n a l y z e d t h er e s u l t sa r e ：( 1 ) t h es i m i l a r i t yr a t eo ft h e s ed i a l o g u e si s8 6 ；( 2 ) t h e u s e ro f t e nd i g r e s s e sf r o mt h em a i ni n t e r a c t i o np r o c e s s ；f 3 ) t h es u c c e s s f u j r a t eo f g u i d i n gs e n t e n c e se x c e e d s8 5 ；( 4 ) f r e ec h a a i n gi so n eo f t h ek e y p r o b l e mf o rb u i l d i n gac o m p u t e rs y s t e mt h a tc a d i n t e r a c t sw i t ht h eu s e r u s i n gn a t u r a ll a n g u a g e ；( 5 ) t h eu s e rh a sg o a l - u n c e r t a i n t y ；( 6 ) t h er e l a t i o n s a m o n g u s e r sa r ed i v e r s e ， 2 d e f i n i t i o na n df o r m a l i z a t i o no f a g e n t s o c i e t y s e c o n d l y ，t h ea g e n ts o c i e t yc o n c e p ti sp r o p o s e db a s e du p o nt w o o ft h e e x p e r i m e n tr e s u l t s ：( 1 ) t h eu s e r h a s g o a l u n c e r t a i n t y ( 2 ) t h e r e l a t i o n s a m o n gu s e r sa r ed i v e r s e i no r d e rt od e e p l yi n v e s t i g a t et h ef e a t u r e so f a g e n ts o c i e t y ，i ti sf o r m a l i z e du s i n gm a t h e m a t i ct o o t 。t h ea b s 拓a c ta g e n t s o c i e t y i sd e s c r i b e d b y a s e t ： a g e n t s ，r e l a t i o n s ，v o l u m e f u n c t i o n ， t r a n s f o r m i n go p e r a t o r s t h r e ek i n d so f a g e n ts o c i e t i e sa r ed e s c r i b e d ；t h e y a r eb a s i ca g e n ts o c i e t y , s t a t i s t i ca g e n ts o c i e t ya n dd y n a m i ca g e n ts o c i e t y t h es t a t i s t i cc h a r a c t e r i s t i c sa r ed e f i n e d b yt h es e t a g e n t ，r e l a t i o n s + v o l u m ef u n c t i o n sd e t e r m i n et h em a x i m u mn u m b e ro ft h ea g e n t st h a ta n a g e n ts o c i e t yc a nc o n t a i n t r a n s f o r m i n go p e r a t o r sd e s c r i b et h ep r o c e s so f a na g e n t s o c i e t y st r a n s f o r m i n gf r o mo n e s t a t et oa n o t h e r 3 _f t a sm o d e la n d a l g o r i t h mf o rg e n e r a t i n gi n t e r a c t i v ep l a n s t h i r d l y , b a s e du p o nt h ee x p e r i m e n tr e s u l t so fl a n da g e n ts o c i e t y c o n c e p to f2 ，f t a sm o d e l a n dt h ea l g o r i t h ma r ed e s i g n e df o rg e n e r a t i n g i n t e r a c t i v ep l a n s t h ec o r ei d e ao ft h i sm o d e li st ob u i l da l la g e n ts o c i e t y s v s t e m ，i nw h i c ht h ea g e n t sa n du s e ri n t e r a c tw i t he a c ho t h e ra n dc l a r i f y g o a l s i nt h e p r o c e s s o fg e n e r a t i n gp l a n s b e s i d e s ，a 0 0o p e r a t o r i s d e v e l o p e da n du s e dt oe x p l a i nt h ep l a n n i n ga l g o r i t h m t h e n ，w eu s et h e a g e n ts o c i e t yc o n c e p t t of o r m a l i z et h ef t a sm o d e la n d p l a n n i n g a l g o r i t h ms ot h a tt h er e s u l t sc a n b ee x t e n d e dt ot h eg e n e r a la g e n ts o c i e t i e s i no r d e rt os h o wh o wt h em o d e la n da l g o r i t h mw o r k s ，a ne x a m p l ew h o s e t o p i ci st r a v e l i n gi nk y o t o i sp r o v i d e d 4 a p r o t o t y p es y s t e mc a l l e di c h i r e p l y f o u r t h l y ，t h ef t a sm o d e l a n dp l a n n i n ga l g o r i t h ma r ea p p l i e dt ob u i l d ap r o t o t y p es y s t e mc a l l e d i c h i r e p l y i n o r d e rt oe n a b l e i c h i r e p l y i n t e r a c tw i t ht h eu s e ru s i n gn a t u r a ll a n g u a g e ，w ei n t r o d u c ea d m i n i s t r a t o r c o n t r o l l i n g i nt h eb a c k - e n d t h ea d m i n i s t r a t o rw i l l p r o v i d ea s s i s t a n c e ， w h e nt h es y s t e mc a n n o tu n d e r s t a n du s e r s s p e e c h i c h i r e p l ya p p l i e sa n d e x t e n d st h et r a d i t i o n a lw o z t e c h n i q u ei n t h r e ea s p e c t s ：( 1 ) i c h i - r e p l y h a s c a p a b i l i t y o fn a t u r a l l a n g u a g ep r o c e s s i n g t os o m e m e a s u r e ；( 2 ) t r a d i t i o n a iw o zs y s t e mi su s e di nt h er e a lw o r l d w h i l e i c h i r e p l y e x t e n d si tt oi n t e m e t ；( 3 ) i c h i r e p l yh a sc a p a b i l i t yo fm a c h i n el e a r n i n g ， s ot h a ti tc a nb e c o m em o r ea n dm o r ei n t e l l i g e n ta f t e rb e i n gt r a i n e ds e v e r a l t i m e s 5m aa n dl m aa r c h i t e c t u r ef o rd e a l i n gw i t hm a l i c i o u sa g e n ti s s u ei na g e n t s o c i e t y l a s t l y , t h em a l i c i o u sa g e n ti s s u ei nt h ea g e n ts o c i e t yi sp r o p o s e da n d s t u d i e d w js e l e c ta t y p i c a le x a m p l eo fa g e n ts o c i e t y ：a g e n t m e d i a t e d e - m a r k e ta st h es t a r tp o i n ta n dd i s c u s st h em a l i c i o u sa g e n ti s s u ew i t h i ni t t h e m aa n dl m aa r c h i t e c t u r ei s d e s i g n e df o rs o l v i n gt h i sp r o b l e m t h ec o r e i d e ao ft h i sa r c h i t e c t u r ei st ou s ea na u t h o r i t a t i v eo r g a n i z a t i o nt oi d e n t i f yt h e m a l i c i o u sa g e n t sa n dm a n a g e 也e m b e s i d e s f o u rt r a n s a c t i o np r o t o c o l sf o r p r e v e n t i n gm a l i c i o u sa g e n t sf r o mc r e a t i n ga n dp r o p a g a t i n ga r ed e s c r i b e di n d e t a i l s t h e ya r ep r o t o c o lo ft h eu s e r s r e q u e s tf o rt r a n s a c t i o nc e r t i f i c a t e s ； p r o t o c o lo f a g e n t t o - a g e n tt r a n s a c t i o n s ( o n e t o o n e ) ；p r o t o c o l o f a g e n t t o 。a g e n tt r a n s a c t i o n ( o n et om a n y ) a n dp r o t o c o lo fa g e n tm i g r a t i o n r e q u e s t t h e s er e s u l t s a r ee x t e n d e dt ot h e g e n e r a la g e n t s o c i e t i e s b y f o r m a l i z i n gt h e mu s i n ga g e n ts o c i e t yd e f i n i t i o ni n2 l i s to f f i g u r e s 11r e l a t i o n sa m o n ge a c h c h a p t e r + - - ，t - - - 2 1t h ec h a tr o o mi nn e t e a s e f o rc o l l e c t i n gd i a l o g u e s ， 2 2 e x p e c t e d i n t e r a c t i n g p r o c e s s - ，- - t 一1 - 23 r e a l i n t e r a c t i n g p r o c e s s + ，、。- ，、- - - t t 一- ，t - - 2 4s t a t e s i n f i g u r e2 2 a n d f i g u r e2 3 ，。一- t - w 一- ， 2 5u t t e r a n c e si nf i g u r e 2 2a n df i g u r e 23 ，t 。t t - ，- 2 6 d e f i n i t i o n o f 出es t a t e s i n f i g u r e 2 4 t - - 一 27d e f i n i t i o no f t h eu t t e r a n c ei nf i g u r e2 5 2 8 t o p i c o c c u r r e n c e r a t e o f e a c hs t a t e ，。，、 2 , 9c o m p a r i s o no f t h et o p i co c c u r r e n c en u m b e r i n f o u r d i g r e s s i o ns t a t e so f t h ed i a l o g u e s ，+ 。，。t 。+ t + ，t ， 210t o p i cc a t e g o r i e sa n d i t so c c n t t e n c e r a t e np r e i n t r o d u c t i o ns t a t e + 。，。，。，。 31b a s i ca g e n ts o c i e t y 。，。，- - - 3 2 c h a n g e da g e n ts o c i e t ya f t e r t h eo p e r a t o r s w e r e a p p l i e d ，。 3 3l o j l o t a g e n t m o d e l ， 一， 3 4 t h e b a s o f l o j l o t m o d e l 。，。，。，。t t t 一 3 5r e c r u i t i n g p r o t o c o lo f l o j l o t m o d e l - - 41f t a sm o d e lf o ri n t e r a c t i v ep i a n n i n g 。，。，+ 。，。， 4 2p l a n n i n ga l g o r i t h mo f f t a sm o d e l ，一 4 3p l a n n i n ga l g o r i t h mo ff t a sm o d e ld e s c r i b e db va o o o p e r a t o r 51w i z a r do f o z t e c h n i q u e + 5 2s y s t e ma r c h i t e c t u r eo f l c h l r e p l y 。+ + ，。，。+ ，。，。 5 3f r a m e w o r k o f i c h i r e p l y 。 5 , 4f r o n t - e n d a n i m a t i o n c h a r a c t e r o f l c h i * r e p l y + 。，。，。 55b a c k e n dc o n t r o li n t e r f a c eo f l c h l - r e p l y 6tt h ea b s t r a c tm o d e lo f a g e n t m e d i m e de - m a r k e t ，。， 6 2m a a n dl m aa r c h i t e c t u r e 。， 6 3p r o t o c o lo f u s e r s r e q u e s t f o r t r a n s a c t i o nc e r t i f i c a t e s 。 6 4p r o t o c o lo f a g e n t t o - a g e n t t r a n s a c t i o n sf o n et oo n e ) ， 1 4 1 9 2 6 2 6 2 7 2 8 2 9 2 9 3 2 ，3 4 3 9 4 8 5 0 5 1 5 2 6 l 6 5 6 6 7 9 8 0 8 1 8 4 8 4 8 7 9 3 9 4 9 4 6 5p r o t o c o lo f a g e n t t o a g e n tt r a n s a c t i o n ( o n e t om a n y ) 6 , 6p r o t o c o lo f a g e n l m i g r a t i o nr e q u e s t 9 5 9 6 l i s to ft a b l e s 21 r e v i e w o f a i p l a n n i n g ，* - 22s t a t i s t i c so f t h ee x p e r i m e m 。 2 3s i m i l a r i 碜r a t e s o f t h e d i n o g u e s ，+ 2 4 r e a s o n so f u n s i m i l a r d i a l o g u e s ， 2 5t h e g u i d i n gs e n t e n c e s a n di t ss u c c e s s f u lr a t e 。 31 r e v i e w o f m u l t i - a g e n ts y s t e m t e c h n i q u e 6 1 c o m p a r i s o n b e t w e e nt h em a l i c i o u s a g e n t sa n d p cv i r u s e s 6 。2a c t i v i t vr e c o r df o r i l l so f t h ea g e n t s ，。 6 2 0 2 5 3 5 3 0 3 8 9 1 9 7 a c k n o w l e d g m e n t s lw o u l dl i k et oe x p r e s sm y s i n c e r eg r a t i t u d et om yt h e s i sa d v i s o r , p r o f e s s o r s h e n gh u a ny ea ts h a n g h a ij i a o t o n gu n i v e r s i t y , f o rh e l pg u i d a n c e ，v a l u a b l e a d v i c e sa n dw o r t h yd i s c u s s i o n s 1w o u l da l s o l i k et ot h a n ko t h e r r e a d i n g c o m m i t t e em e m b e r sa ti c h il a bo fs h a n g h a ij i a o t o n gu n i v e r s i t y , e s p e c i a l l y p r o f e s s o r l im i n gl uf o rh i sv a l u a b l ec o m m e n t s ， s h a h g h a ij i a o t o n gu n i v e r s i t ya n dk y o t ou n i v e r s i t ys i g n e d a na g r e e m e n t f o r l o n g t e r mc o o p e r a t i o n i n s e p t e m b e r 19 9 8 ，t h e d i s p a t c h o fe x c h a n g e s t u d e n t sb e t w e e nt h e ms t a r t e d i n a p r i l 19 9 9 t i f f sg i v em et h ec h a n c et o p a r t i c i p a t et h ed i g i t a lc i t yk y o t op r o j e c t im u s te x p r e s sm ys p e c i a lt h a n k st op r o f e s s o rt o mi s h i d a a t k y o t o u n i v e r s i t y , w h os u p p o r m ed u r i n gm ys t a y i nh i sl a bh i sc o m m e n t sa n d a d v i c e s p r e v e n tm e f r o mg o i n gt ot h ew r o n gw a y t h es t u d yi nh i sl a b o r a t o r yi s ag r e a te x p e r i e n c ef o rm e 1w a n tt ot h a n ka s s i s t a n tp r o f e s s o rh i r o f u m iy a m a k ia tk y o t ou n i v e r s i t y ， h eg a v em a n yv a l u a b l e s u g g e s t i o n s i n m 3 7r e s e a r c h e s ，e s p e c i a l l y i nt h e t e c h n i q u es e m i n a r i a p p r e c i a t e dt h ec o n s t r u c t i v ed i s c u s s i o n sa n dk i n d l ya d v i c e sf r o mp h d s t u d e n ts a t o s h o y a m aa n dm a s a y u k io k a m o t oa tk y o t ou n i v e r s i t y a l s o 1w a n tt ot h a n kp h ds t u d e n ts a e k on o m u r a a tk y o t o u n i v e r s i t y w h o g i v em em a l a y a s s i s t a n c ed u r i n gm y s t a yi nk y o t o 1h a v et oe x p r e s sm y g r a t i t u d et ot h em e m b e r s i ni s h i d al a b o r t o r yi nk y o t o u n i v e r s i t yf o rt h e i rh e l pd u r i n gm ys t a yi n t h el a b a m o n gt h e m i dl i k et o e x p r e s sn a ys p e c i a lt h a n k s t om i s sy o k o ，m i s sy a n ga n dm r t uc h e n g l i a n g ， w e dl i k et og i v eo u rs p e c i a lt h a n k st oj o r i sc t a e s s e n sa n dto l e ef o r t h e i rv a l u a b l ec o m m e n t si nt h ec r o s s r e v i e wo fo n eo fm y p a p e r ，w h o s ec o n t e n t w a s p r e s e n t e di nc h a p t e r 6 ia m g r a t e f u lt op h ds t u d e n tm a o w e i l i a n ga n dm a s t e r s t u d e n tw a n gx i a o d o n gi ns h a n g h a ij i a o t o n gu n i v e r s i t y f o rt h e i rs u g g e s t i o n sa n dd i s c u s s i o n s ， w h i c ha r ev e r yi m p o r t a n tt om yt h e s i s 1w i s ht op r e s e n tm y a p p r e c i a t i o nt om yp a r e n t sa n dm y s i s t e r w i t h o u tt h e i r p o w e r f u ls u p p o n ，ic a n n o t c o n t i n u em yr e s e a r c h ia mi n d e b t e dt om yg i r lf r i e n d ，m i s sh u a n g ，w h og i v e sm em u c hh e l pi n t h e1 j f ea n dw o r k a tl a s t ，1w o u l dl i k et oe x t e n dm yt h a n k st oa l lt h em e m b e r si ni c h it a bo f s h a n g h a ij i a o t o n gu n i v e r s i t y r e s e a r c ho na g e n ts o c i e t yb a s e di n t e r a c t i v ep l a n n i n g c h a p t e r1 i n t r o d u c t i o n c h a p t e r 1 i n t r o d u c t i o n 1 。1 b a c k g r o u n d a sap l a t f o r mf o rc o m m u n i t yn e t w o r k s ，i n f o r m a t i o ns p a c e su s i n gt h ec i t y m e t a p h o ra r eb e i n gd e v e l o p e di nt h ew o r l d w i d e t h e r ea r ef o n rt y p i c a ld i g i t a l c i t i e se x p e r i m e n t s ：a o ld i g i t a lc i t i e s ，e u r o p e a nd i g i t a lc i t yp r o j e c t ，d i g i t a lc i t y k y o t oa n dd i g i t a lc i t ys h a n g h a i a o l d i g i t a lc i t i e st h a tp r o v i d el o c a l l yf o c u s e do n l i n en e t w o r ks e r v i c e sf o r s e v e r a lh u n d r e dc i t i e sa n dt h en u m b e ri s g r o w i n g e a c ha o ld i g i t a lc i t y ( b ! ! n ；! 型堕坠：d i g i l 4 1 i ! y ：g q 坐) d e l i v e r si o c a l l y r e l e v a n t n e w s ，c o m m u n i t y r e s o u r c e s ，e n t e r t a i n m e n t s ，a n dc o m m e r c e u n l i k eg e n e r a ls e a r c he n g i n e s ，w h i c h a i ma t r e t r i e v i n g i n f o r m a t i o nf r o mt h e w o r l d ，d i g i t a l c i t i e sf o c u so nl o c a l i 1 1 f o r m a t i o n 1 1 1 e u r o p e f r o m 19 9 4 m o r et h a n10 0l o c a ia u t h o r i t i e ss t a r t e dd i f f e r e n t d i g i t a lc i t i e s t h et o p i c si n c l u d et e l e m a t i ca p p l i c a t i o n s ，c a r - f r e ec i t i e sa n ds oo n 。i h ee u r o p e a nd i e i t a lc i t yc o n f e f e n c ew a sh e l da n n u a l l yi n1 9 9 4t od i s c u s sa w i d ev a r i e t yo ft o p i c s i s h i d a1 9 9 8 a ne x a m p l eo fe x p e r i m e n t sp e r f o r m e di s d i g i t a lc i t ya m s t e r d a m ( h t t p ：1 w w w d d s n l ) ，w h i c hs t a r t e ds e v e ny e a ra g o t h i s d i g i t a lc i t yw a sb u i l ta sap l a t f o r mf o rv a r i o u sc o m m u n i t yn e t w o r k sa n dt h u s p a r t i c u l a r l yf o c u s e so ns o c i a ii n t e r a c t i o na m o n g c i t i z e n s i tw a sf i r s tc r e a t e df o r c o m m u n i c a t i o nb e t w e e nt h em u n i c i p a lc o u n c i la n dc i t i z e n s a n o t h e re x a m p l ei s h e l s i n k ia r e n a2 0 0 0p r o j e e ls t a r t e di n1 9 9 6 u n d e rt h ei n i t i a t i v eo ft h eh e l s i n k i t e l e p h o n ec o m p a n y l i n t u r i2 0 0 0 t h eg o a lo f t h i sp r o j e c t w a st ob u i l dt h en e x t g e n e r a t i o nm e t r o p o l i t a nn e t w o r k t h a te n a b l e sc i t i z e n st oc o m m u n i c a t ew i t he a c h o t h e ru s i n gl i v ev i d e oi nb o t hd i r e c t i o n s ：m e m b e r so fac l a s s i cc a rc o m m u n i t y c a nc o o p e r a t eo nr e p a i r sb yu s i n gl i v ev i d e ot r a n s f e r t h er e s e a r c hw o r kp r e s e n t e di nt h i st h e s i si sb a s e du 口o na n o t h e rt w od i g i t a l c i t ye x p e r i m e n t s ：d i g i t a lc i t yk y o t o a n d d i g i t a lc i t ys h a n g h a i k y o t ow a st h ec a p i t a lo fj a p a nf o rm o r et h a nat h o u s a n dy e a r s ，h a sb e e na c u l t u r a lc e n t e ro fj a p a nf o re v e nl o n g e r t h ef i r s tp o l i c yf o rd e s i g n i n gd i g i t a l c i t yk y o t oi st om a k ei t r e a lb ye s t a b l i s h i n gas t r o n gc o n n e c t i o nt op h y s i c a l k y o t o t h es e c o