（计算机应用技术专业论文）基于agent和xml的企业应用集成（eai）研究.pdf

江苏大学硕士学位论文 摘要 随着网络技术以及企业信息化的不断发展，分布性以及异构性已经成为企业 i t 环境的显著特征。如何集成各自孤立的系统、整合企业资源成为了企业信息化 的发展方向。企业应用集成( e a i ) 应运而生。 企业应用集成( e a i ) 就是将业务流程、应用软件、硬件和各种标准联合起来， 在两个或更多的企业应用系统之间实现无缝集成，使它们像一个整体一样进行业 务处理和信息共享，从而提高企业效率，为客户提供灵活的业务服务。以集成深 度划分，e a i 包括数据级、应用级和业务过程级三种层次，其中业务过程级e a i 是一个完全的企业应用集成实现策略，它使企业内的一个个分离系统变成了一个 支持业务过程的连续系统，满足企业的整个业务过程需求。 本文基于多a g e n t 系统思想、移动a g e n t 技术和x m l 技术构建了一种业务过 程级e a i 架构模型- - n f m a s ，并对n f m a s 的工作流建模和实施方法论进行了阐 述，使得能够满足e a i 的简单快捷开发和对遗留系统集成的要求。本文的工作主 要包括： ( 1 ) 在探讨了企业中应用系统的一般关系之后，基于多a g e n t 系统思想构建 了n f m a s 集成架构，在架构中包含三种功能a g e n t ，通过它们使得分布式的异构 应用系统可以方便的融入集成架构中。 ( 2 ) 采用移动a g e n t 和x m l 技术建立n f m a s 中的信息交互机制。其中x m l 技术解决了异构数据的转换存储问题，而移动a g e n t 则是实现异构环境下的数据 交互工作。 ( 3 ) n f m a s 支持工作流的动态规划和管理，其中管理a g e n t 是工作流运行 的引擎，本文根据n f m a s 和管理a g e n t 的模型结构，对n f m a s 的工作流建模进 行了阐述。 ( 4 ) e a i 不同于一般的企业应用系统，它的实施具有更大的风险，本文根据 n f m a s 的结构特点对e a i 实施方法论进行了探讨。 本文最后给出了一个应用n f m a s 体系思想的集成案例，从实验角度验证了 n f m a s 的可行性。 关键词：企业应用集成( e a i ) ；多a g e n t 系统 移动a g e n t , x m l ；工作流。 江苏大学硕士学住论文 a b s t r a c t w i t ht h ec o n s t a n t d e v e l o p m e n t o fn e t w o r k t e c h n o l o g y a n d e n t e r p r i s e s i n f o r m a t i o n i z a t i o n ，i te n v i r o n m e n t so f e n t e r p r i s eh a sb e e nr e m a r k e db yt h ec h a r a c t e r s o fd i s t r i b u t i o na n dd i f f e r e n tc o n s t r u c t i o n h o wt oi n t e g r a t ee a c hi s o l a t e ds y s t e ma n d m e r g ee x i s t i n g r e s o u r c e s ，w h i c hh a v eb e c o m et h ed e v e l o p m e n td i r e c t i o no f e n t e r p r i s e si n f o r m a t i o n i z a t i o n i nt h i sc a s e ，e n t e r p r i s ea p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o n ( e a i ) i s b r o u g h tf o r w a r d b yj o i n i n gt o g e t h e rb u s i n e s sf l o w s ，a p p l i c a t i o ns o f t w a r e ，h a r d w a r ea n dv a r i o u s k i n d so fs t a n d a r d s ，e a ir e a l i z e sn o s e w i n gi n t e g r a t i o na m o n gt w oo rm o r ee n t e r p r i s e a p p l i c a t i o ns y s t e m s ，a n dm a k e st h e mc a t yo nb u s i n e s st r e a t m e n t sa n di n f o r m a t i o n s h a r i n gl i k eaw h o l e ，w h i c hi m p r o v e st h ee f f i c i e n c yo fe n t e r p r i s ea n do f f e r sf l e x i b l e b u s i n e s ss e r v i c ef o rc u s t o m e r s d i v i d e db yt h ei n t e g r a t e dd e p t h ，e a ih a st h r e ek i n d so f l e v e l si n c l u d i n gd a t a , a p p l i c a t i o na n db u s i n e s sp r o c e s s b u s i n e s sp r o c e s se a ii so n e c o m p l e t ee a ir e a l i z i n gt a c t i c ，w h i c hm a k e se n t e r p r i s e ss e p a r a t es y s t e m st u r ni n t oa c o n t i n u o u ss y s t e ms u p p o r t i n gb u s i n e s sp r o c e s s ，a n dm e e t st h ew h o l eb u s i n e s sp r o c e s s d e m a n d so f e n t e r p r i s e i nt h i st e x t w es t r u c t u r e do n eb u s i n e s sp r o c e s se a if r a m e w o r km o d e l n f m a s b a s e do nm u l t i a g e n ts y s t e mt h e o r y , m o b i l e a g e n tt e c h n o l o g ya n dx m l t e c h n o l o g y , a n d t h e ne x p l a i n e dt h ew o r k f l o wm o d e l i n ga n dt h ei m p l e m e n tm e t h o d o l o g yo fn f m a s n f m a sc a nm e e tt h ed e m a n d so fs i m p l ea n ds w i rd e v e l o p m e n tf o re a ia n d i n t e g r a t i o no f e x i s t i n gs y s t e m f o u rm a i nr e s p e c t sa r ei n c l u d e di nt h i st e x t ，a sf o l l o w s ： ( 1 ) a f t e rd i s c u s s i n gt h eg e n e r a lr e l a t i o no fa p p l i c a t i o ns y s t e m si ne n t e r p r i s e s ， n f m a sf r a m e w o r ki ss t r u c t u r e db a s e do nm u l t i - a g e n ts y s t e mt h e o r y w h i c hi n c l u d e s t h r e ef u n c t i o n a g e n t s ，t h ed i s t r i b u t e da n dd i f f e r e n ta p p l i c a t i o ns y s t e m sc a nb e c o n v e n i e n t l yi n c o r p o r a t e di nt h ef r a m e w o r kb yt h e s ea g e n t s ( 2 ) i n f o r m a t i o nm u t u a lm e c h a n i s mo fn f m a si s s e tu pt h r o u g ha d o p t i n g m o b i l e a g e n ta n dx m lt e c h n o l o g y t h ep r o b l e mo ft h ec o n v e r s i o na n ds t o r a g ea b o u t d i f f e r e n ts t r u c t u r ed a t ai ss o l v e db yx m lt e c h n o l o g y a n dm o b i l e - a g e n tt e c h n o l o g y r e a l i z e dt h ew o r ko f d a t aa l t e m a t i o nu n d e rt h ed i f f e r e n ts t r u c t u r ee n v i r o n m e n t s ( 3 ) d y n a m i cp l a n n i n ga n dm a n a g e m e n to fw o r k f l o wa r es u p p o r t e db yn f m a s ， a n dm a n a g e m e n ta g e n ti st h ee n g i n eo ft h ew o r k f l o w i nt h i st e x t ，a c c o r d i n gt ot h e m o d u l es t r u c t u r eo fn f m a sa n dm a n a g e m e n ta g e n t ，t h ew o r k f l o wm o d e l i n go f n f m a sj sd e s e d b e d 江苏大学硕士学位论文 ( 4 ) d i f f e r e n tf r o mt h eg e n e r a le n t e r p r i s ea p p l i c a t i o ns y s t e m ，t h ei m p l e m e n t a t i o no f e a ih a sm o r er i s k a c c o r d i n gt ot h es t r u c t u r ec h a r a c t e r i s t i c so f n f m a s ，t h ei m p l e m e n t m e t h o d o l o g yo fe a i i sd i s c u s s e di nt h i st e x t f i n a l l y , a l li n t e g r a t i o nc a s et h a ti sa p p l i e dw i t ht h et h o u g h to fn f m a ss y s t e mi s p u tu p ，b yw b _ i c ht h ef e a s i b i l i t yo f n f m a si sv e r i f i e di nt e r m so f e x p e r i m e n t k e y w o r d s ：e n t e r p r i s ea p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o n ( e a i ) ；m u l t i - a g e n ts y s t e m ( m a s ) ； m o b i l e a g e n t ；x m l ；w o r k f l o w i i i 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。 本人授权江苏大学可以将本学位论文的全部内容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和汇编本学位论文。 保密口，在 年解密后适用本授权书。 本学位论文属于， 不保密函。 学位论文作者签名：起锈氏 伊 年f 目r l 3b 斛教獬：球喉前1 ，计 ，年；日纠b 沙，年莎月纠日 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容以 外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品 成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以 明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：趣增艮 日期：缈年月叫日 江苏大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 研究背景 随着网络技术和软件技术的不断发展，分布性、可操作性和异构性已经成为 各种计算环境的显著特征。同时，在这种计算环境下的应用系统开发都面临着系 统集成的问题，特别是遗留系统集成问题。遗留系统是一个代码和数据的混合体， 是同一个组织在不同时期，由不同的开发者使用不同的语言，在不同的硬件平台 上，按照不同的组织思想进行开发的原有系统。通过集成遗留系统进行应用系统 开发，可以使一个新系统在现有结构的基础上快速扩展，这对于处在一个不断扩 展的i n t e m e t 世界中的企业来说，意义非常重大。如果不能很好的解决遗留系统集 成问题，将会造成资源的浪费，每个系统都需要自己独立的一套通信传输系统， 难以实现数据共享和交流、一体化统计和分析，不利于数据的综合利用，管理和 决策，同时，维护管理这些遗留系统也困难。 遗留系统集成是应用系统集成的重点和难点，因此，很多学科多年来一直在 进行应用系统集成的研究，研究如何在现有的通信网和遗留应用系统的基础上， 结合最新的软件技术和网络技术，开发适应和促进企业进一步发展的信息系统， 同时保护己有投资，实现各个子系统的有效集成。 8 0 年代中期到末期，处理遗留系统的方法集中在读懂程序，提取那些代码的 核心功能后重新改写这是一种被称为系统迁移的方法。它的目标是开发一个更 新，更健壮、可维护性更强的新系统。开发人员努力把遗留系统的应用转换为c s 结构，数据存放在服务器端，而业务逻辑在用户端。然而很快地，人们就发现， 简单的两层结构不能随着对网络通信不断增长的要求进行扩展，而且维护臃肿的 客户端程序也是一件很困难的工作。 9 0 年代初，b s 结构替换了c s 结构，它提供了更大的灵活性并减轻客户端 程序的负担。第一层是用户接口，提供应用的前端( 显示) 。业务逻辑放置在第二 层，编程的大部分工作都是针对第二层完成，这一层通常还包括一个交易监视器， 用于和第三层数据层( 通常是一个关系数据库) 的交互。虽然b s 结构在处理网 络通信方面取得了很大的成功，分析和重建遗留系统代码的费用还是很高。 随着面向对象语言和组件技术的成熟，遗留系统处理的重点也从迁移转向了 集成。通过使用分布对象技术，a g e n t 技术，以及m e d i a t e r ，x m l 等技术，出现了 江苏大学硕士学位论文 许多在分布企业环境中描述和传输数据的基本框架。这些框架通过对象封装来隐 藏原有的旧系统的内部结构，向外部世界提供一个定义良好的接口，并可以减少 分析和集成遗留系统的费用。但是目前的这些集成框架在实际应用中都存在各种 缺陷，我们需要一个结合多种技术优点，保证简单快捷开发和遗留系统集成的新 框架。 1 2 企业应用集成( 队i ) 发展现状 1 2 1 企业应用集成的概念和特征 企业应用集成( e n t e r p r i s ea p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o n 。e a i ) f l 】就是将业务流程、 应用软件、硬件和各种标准联合起来，在两个或更多的企业应用系统之间实现无 缝集成。使它们像一个整体一样进行业务处理和信息共享，从而提高企业效率， 为客户提供灵活的业务服务。 e a i 具有四个主要特征【2 j ： 目的性：具有整体的、一致的目标，系统集成的目标是建立一个和谐统一的 信息系统； 协调性：以原有系统和已有技术为基础进行结合并协调，系统集成是通过系 统内各要素有机的连接或合并来实现，因此，协调功能是系统集成的必要条件： 过程性：系统集成是一个开发过程，其间会有新的要素、技术随机参与进来； 多元性：系统集成是多种意义上的集成，包括支撑系统的集成、信息集成、 应该功能的集成、技术集成、方法集成、人的集成及综合集成 因此，e a i 是一项涉及多方面的复杂过程，包括思想观念的转变、组织机构的 重组、业务流的重构，计算机系统的开放互联等等。其关键在于必须解决好系统 的应用集成开发以及各系统之间的互联性和互操作性，最终提供一个完整的集成 化的系统，并确保系统中各应用子系统间在软硬件产品、通信网路、应用软件之 间的接口和内部互操作一致性，达到资源的共享并产生附加值。 1 2 2 企业应用集成的类型 以集成的深度来划分，e a i 主要有下面三个类型p 】。 数据级e a i 该集成发生在企业的数据库和数据源级别。通过从一个数据源将数据移 植到另外一个数据源来完成数据集成，其目的是消除“信息孤岛”，实 江苏大学硕士学位论文 现数据共享。数据集成是现有e a i 解决方案中最普遍的一个形式。 应用级e a i 该集成处理多个应用系统间的集成。其目标是建立某种体系架构来保证 新的应用系统有标准可循，在这种体系架构下建立和更新应用系统，可 实现系统之间快速的数据及功能的调用。 业务过程级e a i 该集成是业务流程的集成。其目标是通过对业务流程设计、开发和管理 的支持，将企业存在的应用系统整合到业务过程中，使企业内的各种活 动、决策，能够在一个连续的工作流里进行，通过工作流把企业各个环 节衔接起来。 这三种e a i 体现的是一种三层塔状关系如图1 1 可以看到它们的集成深度是 逐渐加深的。业务过程级e a i 是一个完全的企业应用集成实现策略，它使企业内 的一个个分离系统变成了一个支持业务过程的连续系统，满足企业的整个业务过 程需求。它是应用级e a i 的扩展。而为了实现应用级e a i 和业务过程级e a i ，就 必须先解决数据和数据库的集成问题，所以数据级e a i 是e a i 的最基本的形式。 町 图1 1 三种e a i 的关系图 尽管e a i 常常表现为对一个商业实体的信息系统进行业务应用集成，但当在 多个企业系统之间进行商务交易的时候，e a i 也表现为不同公司实体之间的企业系 统集成，即企业间( b 2 b ) 集成1 4 j 。 1 2 3 目前e a i 面临的主要问题及解决方向 尽管目前对系统集成的研究有很多方面，但工作主要集中在三个问题上：自 治性( a u t o n o m y ) ，异构性( h e t e r o g e n e i t y ) 和分布性( d i s t r i b u t i o n ) 。通常，系统集成希 望在各个坐标上达到原点，各个维度典型的解决方案如下所述： ( 1 ) 分布性。除了许多应用本身是分布的以外，许多系统的分布性来自于一 些系统己经存在于所有的系统建好之前。代理( p r o x y ) s l 是一个用于屏蔽分布性 的成熟技术。例如，r p c t 6 j 的思想就是代替本地被调用进程，远端进程通过s t u b 江苏大学硕士学位论文 现数据共享。数据集成是现有e a i 解决方案中最普遍的一个形式。 应用级e a i 该集成处理多个应用系统间的集成。其目标是建立某种体系架构来保证 新的应用系统有标准可循，在这种体系架构下建立和更新应用系统，可 实现系统之间快速的数据及功能的调用。 业务过程级e a i 该集成是业务流程的集成。其目标是通过对业务流程设计、开发和管理 的支持，将企业存在的应用系统整合到业务过程中，使企业内的各种活 动、决策，能够在一个连续的工作流里进行，通过工作流把企业各个环 节衔接起来。 这三种e a i 体现的是一种三层塔状关系，如图1 1 可以看到它们的集成深度是 逐渐加深的。业务过程级e a i 是一个完全的企业应用集成实现策略，它使企业内 的一个个分离系统变成了一个支持业务过程的连续系统，满足企业的整个业务过 程需求。它是应用级e a i 的扩展。而为了实现应用级e a i 和业务过程级e a i ，就 必须先解决数据和数据库的集成问题，所以数据级e a i 是e a i 的最基本的形式。 薹f 业务流稷级 i 应用级 l 数据级e a l 图1 1 三种e a i 的关系图 尽管e a i 常常表现为对一个商业实体的信息系统进行业务应用集成，但当在 多个企业系统之间进行商务交易的时候，e a i 也表现为不同公司实体之间的企业系 统集成，即企业间( b 2 b ) 集成【4 】。 12 3 目前e a l 面临的主要问题及解决方向 尽管目前对系统集成的研究有很多方面，但工作主要集中在三个问题上：自 治性( a u t o n o m y ) ，异构 唪( h e t e r o g e n e i t y ) 和分布性( d i s t r i b u t i o n ) 。通常r 系统集成希 望在各个坐标上达到原点，各个维度典型的解决方案如下所述： ( 1 ) 分布性。除了许多应用本身是分布的以外，许多系统的分布性来自于一 些系统已经存在于所有的系统建好之前。代理( p r o x y ) ”瞧一个用于屏蔽分布性 的成熟技术。例如，r p c f 6 l 的思想就是代替本地被调用进程，远端进程通过s t u b 的成熟技术。例如，r p c i 6 l 的思想就是代替本地被调用进程，远端进程通过s t u b 江苏大学硕士学位论文 进行调用。实际上，他调用了一个s t u b ，这个s t u b 将参数列集( m a r s h a l ) 并发送到 远端，在远端，另一个s t u b ( 或者叫s k e l e t o n ) 接收并散集( u n m a r s h a l ) 这些参数， 并调用真正的本地被调用进程。这个s t u b 就是一个对应本地进程的p r o x y 。o m g 的c o r b a 结构扩展了r p c 为面向对象的r m i ( r e m o t em e t h o dc a l l s ) f ”。 ( 2 ) 异构性。独立的程序开发和使用组件的行为使得异构性普遍存在。从技 术角度说，异构来自于不同的硬件平台，操作系统，d b m s ，网络协议和编程语言。 在语义方面，异构来自于不同的程序设计模型和数据模型，即对同一客观世界概 念的不同理解和建模方法，例如使用同样的名字来表示不同的概念，使用不同的 名字来表示相同的概念。 客观存在的资源自治性也意味着访问和表示( 计算机系统，o s ，数据库系统， 接口规范等等) 的异构性，以及内容的异构性( 部分重叠，不同的组织机构，术 语语义的差异) 。例如，某人的地址可以是一个系统中人对象的属性，也可以是另 一个系统中的独立实体。通常，语义问题直到基本的访问问题解决以后才会被注 意到。 减少异构性是系统集成最困难的任务之一。典型的技术是使用统一的程序设 计模型和数据模型。专门领域的标准可用于定义信息的含义，使得在不同的组织 机构可以共享这些数据，使用一致接口的封装器集成遗留系统。 ( 3 ) 自治性。组件系统的自治性也是系统集成的关键问题。首先各组件的设 计是自治的。选择了同一个组件，开发者就选择了一致的程序设计模型和命名规 则。再者，组件的通信和处理也可以说是自治的。一个组件可以独立决定如何处 理和外部世界的交互。使用技术方法减少自治性的可能性非常的有限。通常来说 自治性只会随着组织机构的改变而减少。 1 3 论文的研究动机及内容 1 3 1 研究动机 当前，企业为了在激烈的市场竞争中提高自身的综合竞争力，而不断的寻求 能够集成各自孤立的应用系统、整合现有资源的各种方案。虽然业务过程级e a i 是一个完全的企业应用集成策略。但可实际应用的解决方案还很少，本文在现已 比较成熟的多a g e n t 系统思想基础上，融入工作流管理思想，利用已经比较成熟 的移动a g e n t 技术和x m l 技术，构建一种业务过程级e a i 框架模型n f m a s ，利 用n f m a s 架构体系可以简单快捷开发和实施e a i ，它不仅适用于企业内部的集 4 江苏大学硕士学位论文 成，也能满足b 2 b 集成。 1 3 2 关键技术 1 多a g e n t 系统( m u l t i - a g e n ts y s t e m ，m a s ) 【8 】 多a g e n t 系统是分布式人工智能的一个重要分支，它的目标是将大而复杂的 系统( 软硬件系统) 建造成小的、彼此相互通讯及协调的、易于管理的系统。它 的思想恰好与e a i 所要解决的问题有着天然的吻合性。以m a s 思想来解决各自孤 立的应用系统之间的通讯、协调及管理，从而达到集成的目的，将是一个切实可 行的思路【9 】【1o 】【l l 】。 2 移动a g e n t 技术【1 2 1 移动a g e n t 技术有着先天性的两大优点：可移动性和智能性，它克服了基于 r p c 的c l i e n t s e r v e r 计算模式的结构方式单一、灵活性差等方面的问题而展示出 良好的技术和应用前景，因而被认为是未来的主流分布计算模式b l ，受到了工业 界和学术界的广泛关注。 3 x m l 技术 1 4 】 x m l ( e x t e n s i v em a r k u pl a n g u a g e ，可扩展标记语言) 因为其可扩展和结构特 性，被业界普遍用于解决异构数据源的交互与共享问题。 1 3 3 集成架构的设计方案 一个好的e a i 方案应该具有松耦合性、灵活性和开放性，它不仅解决遗留系 统的集成问题，同时也使新的应用系统有标准可循，方便的加入集成系统中。本 文在分析了企业应用系统的一般特点基础上，结合管理学恿想、多a g e n t 系统思 想和工作流思想，提出了一个开放式的业务流程级e a i 系统模型- - n f m a s ( n e s t e d f e d e r a lm u l t i - a g e n ts y s t e m ) 。集成框架设计方案为： 1 集成框架将是一个多a g e n t 系统模型，同时在此模型下给予工作流的定义 与设计，使其能够支持工作流管理系统的动态规划。 2 集成框架中将采用移动a g e n t 技术实现应用系统间的交互，每个移动a g e n t 不仅是简单的信息传递，同时也具有着任务执行能力。使得任务发出端不必维持 与接收端的连接，而接收端与移动a g e n t 的频繁交互也能在本地运行。 3 集成框架中将采用x m l 技术实现异构系统之间的数据集成，它不仅是每 个a g e n t 自身数据的存储形式，同时也是移动a g e n t 所携带的信息的表示形式。 江苏大擘硕士学位论文 1 4 论文结构概要 论文共分八章，主要内容概要如下： 第一章介绍课题的研究背景和研究意义，概述了企业应用集成及其面临的 问题。同时分析和提出本文的主要研究工作。 第二章介绍a g e n t 技术及其应用，对多a g e n t 及移动a g e n t 技术进行了重 点阐述。 第三章在介绍了x m l 技术的基础上，阐述了基于x m l 的数据交互的实现。 第四章阐述了以a g e n t 和x m l 为基础的e a i 架构：n f m a s 。 第五章阐述了e a i 集成架构n f m a s 的工作流建模。 第六章给出了基于n f k a s 思想体系的蓝宝石集成案例，并阐述了e a i 实施 方法论。 第七章结束语，对全文进行了总结，并对未来工作进行了展望。 6 江苏大学硕士学位论文 第二章a g e n t 相关知识介绍 a g e n t 技术由于具有独特的技术优势，已经在协作系统、工作流管理系统等领 域产生了重大的影响。本章重点讨论了多a g e n t 系统和移动a g e n t 的技术思想。 2 1 a g e n t 的概念 a g e n t 一词直译为“代理”，也有入把它译为“智能代理”、“智能体”等，广 义上它是指具有智能的任何实体，包括人类、智能硬件( 如机器人) 和智能软件。 许多研究者提出了各自对a g e n t 的定义，但至今没有被一个大多数人认可的统一的 a g e n t 定义，不同研究领域的学者考虑各自领域的技术特点。对a g e n t 的典型定义 有两种”： 1 ) f i p a ( f o u n d a t i o n f o r i n t e l l i g e n t p h y s i c a l a g e n t ) 给出的定义：a g e n t 是驻留 于环境中的实体，它可以解释从环境中获得的反映环境中所发生事件的数据，并 执行对环境产生影响的行为。 2 ) 软件a g e n t 的研究者给出的定义：智能软件a g e n t 是能为用户执行特定的 任务、具有一定程度的智能以允许自主执行部分任务并以一种合适的方式与环境 相互作用的软件程序。 在更多的应用领域中，研究者把凡是具有智能行为和交互特征的分布式实体 都称之为a g e n t 。 从a g e n t 的定义可以知道，a g e n t 首先是智能的，它应对环境有影响性、自主 性和主动性等：同时，a g e n t 是具有社会性的。智能a g e n t 的属性 1 5 】如图2 1 所示。 图2 1 智能a g e n t 的属性 自主性( a u t o n o m y ) ：一个a g e n t 能在没有与环境的相互作用或来自环境的命 令的情况下自主执行任务。这是a g e n t 区别于普通软件程序的基本属性。 江苏大学硕士学位论文 响应性( r e a c t i v i t y ) ：a g e n t 必须对来自环境的影响和信息做出适当的响应。 主动性面向目标( 删t y o a o io r i e n t e d ) ：a g e n t 不仅对环境变化做出反应， 而且在特定情况下采取主动行动，这种自身采取主动的能力需要a g e n t 有严格定义 的目标。 推理学习自适应能力( l e a l m i n g a d a p t a t i o n ) - a g e n t 的智能由三个主要部件 完成，即内部知识库、学习或自适应能力以及基于知识库内容的推理能力。 可移动性( m o b i l i t y ) ：一个a g e n t 在计算机网络中漫游的能力。 角色( c h a r a c t e r ) ：a g e n t 在社会活动中对安全性、风险、信任、诚实等因素的 考虑。 通信a 作协调( c o i 砌u n i c a t i o n c o o p e r a t i o n ，c o o r d i m t i o n ) ：这是a g e n t 群体 中应具有的社会属性。 2 2 多a g e n t 系统( m a s ) 2 2 1 m a s 的思想及意义 多a g e n t 系统( m a s ) 是当今国际上人工智能中的前沿学科，是分布式人工 智能的一个重要分支它的思想是将大而复杂的系统( 软硬件系统) 建造成小的、 彼此相互通讯及协调的、易于管理的系统。它的研究涉及a g e n t 的知识、目标、 技能、规划以及如何使a g e n t 协调地采取行动解决问题等【1 6 】。g e n e s e r e t l l 则从另 一个角度阐述了研究m a s 的意义f 1 8 】，通过多种a g e n t 技术将丰富的“孤岛型”信 息资源集成起来，以增加软件的总体价值。通过综合n w a n a l l9 】和m i c h a e l t 2 0 】两人的 观点，m a s 具有如下意义： 1 ) 各a g e n t 具有独立性和自主性，能为解决给定的子问题自主地进行推理和 规划并选择恰当的策略并影响周围的环境。 2 ) 由于m a s 是一个分布式系统，所以具有良好的模块性。易于扩展、设计 简单灵活，克服了建造一个庞大知识库所造成的知识管理和扩展的困难，能有效 降低系统构造成本。 3 ) m a s 不仅基于a g e m 之间的互操作和合作，而且注重“遗产”信息资源 的利用。因此，不仅可以协同解决大规模复杂问题，而且可以保护用户投资，减 少开发费用。 4 ) 在m a s 的实现过程中，不追求单个、庞大、复杂的系统，而是按面向对 象的方法构造多个a g e n t ，其结果降低了系统的复杂性，也降低了各个a g e n t 问题 8 江苏大学硕士学位论文 求解的复杂性。 5 ) 各a g e n t 之间相互通讯，彼此协调，并行地求解问题，因此，能有效提高 问题求解效率。 6 ) 应用范围扩大。多a g e n t 技术打破了当前知识工程领域中仅使用一个专家 系统的限制，在m a s 中，不同领域、同一领域不同的专家系统可以协作求解单一 专家无法解决或无法很好解决的问题。 7 ) m a s 的分布式结构使得整个系统具有很强的鲁棒性和可靠性。当系统中 某a g e n t 发生故障时，整个系统不会崩溃甚至不会导致性能显著下降。 2 2 2 m a s 中a g e n t 的通信与协调 构造m a s 的关键是a g e n t 之间的通信和协调。 在m a s 中，a g e n t 间的通讯方式一般分为两类：黑板方式和信息传递方式1 。 其中黑板方式是广播通讯；信息传递方式包括同步信息传递和异步信息传递。从 保密性上来讲，后者要比前者高。至于原语级a g e n t 通讯的实现，目前多采用基于 ”语言一行为”( s p e e c ha c 0 理论的a g e n t 通讯语言a c l ( a g e n tc o m m u n i c a t e l a n g u a g e ) 2 2 1 。其中的k q m l 语言被广泛采用，已成为a g e n t 通讯原语的一种标准 【2 3 】。 在m a s 中，a g e n t 的协同工作有两种形式1 2 4 l ：个体式合作和联邦式合作。个 体式合作方式是a g e n t 之间进行直接通信，并通过合同网和说明共享( 如黑板机 制) 等合作协议进行合作。其缺点在于a g e n t 负责与其有关所有协调活动，必然 造成a g e n t 的结构复杂，而且随着a g e n t 数量的增多，广播式通信方式也必然导致 通信效率的下降和费用的增加。g e n e s e r e t h 等人提出的联邦式合作方式【2 5 】( 如图 2 2 所示) 是通过促进暑$ ( f a c i l i t a t o r ) 将每台工作站上的a g e n t 组织为联邦。促进器 作为组织者，以集中控制方式组织联邦内a g e n t 的协同工作，并将多个联邦间协 同工作所需要的通信限制在促进器之间从而能大幅度减少网络通信量，而且能 简化联邦内a g e n t 的结构。 图2 2a g e n t 之间的联邦式协同方式 江苏大学硕士学位论文 2 3 移动a g e n t 技术 2 3 1 移动a g e n t 简介 移动a g e n t 是2 0 世纪9 0 年代初由g e n e r a lm a g i c 公司在推出商业系统 t e l e s c r i p t 时提出的概念。简单地说，移动a g e n t 2 6 1 是一个能在异构网络中自主地 从一台主机迁移到另一台主机，并可与其他a g e n t 或资源交互的程序。它实际上 是a g e n t 技术与分布式计算技术的结合，具有自主性、移动性、协作性、安全性和 智能性等特性。移动a g e n t 计算模式能有效降低分布计算中的网络负载、提高通讯 效率、支持异步及自主交互、支持非连接互操作，可动态自适应，具有一定的坚 定性和容错能力。移动a g e n t 的应用范围十分广泛，覆盖电子商务、并行科学计 算、分布信息检索和发布、即时监控及通报、个人助理等方面。基于移动a g e n t 的计算模式( 如图2 3 ) 与基于r p c 的c l i e n t s e r v e r 计算模式( 如图2 4 ) 相比较【2 7 1 ， 其优点相当明显： ( 1 ) 减轻网络负载：移动a g e n t 技术能较大地减轻网络上的原始数据的流量， 本地交互取代远程交互；计算移动取代数据移动，极大地提高了网络可用性和处 理效率。 ( 2 ) 异步自主运行：移动a g e n t 允许网络断开操作，会话和计算被发送至本 地后就不再依赖网络的连接，这一点对移动计算设备的使用是至关重要的，同时 对于那些不需实时结果处理的任务，因为移动a g e n t 可具有异常处理等智能，任 务发送端不必针对该任务继续占用资源，从而使资源得到充分利用。 ( 3 ) 具有自然异构性：网络计算平台往往是异构的，由于移动a g e n t 通常是 独立于计算机和传输层，所以移动a g e n t 提供了无缝系统集成的最优条件。 ( 4 ) 坚定性和容错性：当关闭一台主机时，所有正在该主机上运行的a g e n t 会得到警告，并有足够的时间转移到另一台主机上并继续运行。 图2 3 移动a g e n t 计算模式 1 0 江苏大学硕士学位论文 图2 4c l i e n t s e r v e r 计算模式 2 3 2 移动a g e n t 系统结构 移动a g e n t 系统由移动a g e n t 和移动a g e n t 服务设施( 或称移动a g e n t 服务器) 两部分组成。移动a g e n t 服务设施基于a g e n t 传输协议( a g e n tt r a n s f e rp r o t o c 0 1 ) 实现a g e n t 在主机间的转移，并为其分配执行环境和服务接口。a g e n t 在服务设施 中执行，通过a g e n t 通信语言a c l ( a g e n tc o m m u n i c a t i o nl a n g u a g e ) 相互通信并 访问服务设施提供的服务。 典型的移动a g e n t 体系结构【1 5 1 可以定义为以下相互关联的模块( 如图2 5 ) ： 安全代理、环境交互模块、任务求解模块、知识库、内部状态集、约束条件和路 由策略。体系结构的最外层为安全代理，它是a g e n t 与外界环境通信的中介，执行 a g e n t 的安全策略，阻止外界环境对a g e n t 的非法访问。a g e n t 通过环境交互模块 感知外部环境并作用于外部环境。环境交互模块实现a c l 语义，保证使用相同 a c l 的a g e n t 和服务设施之间的正确通信和协调，而通信内容的语义与a c l 无关。 a g e n t 的任务求解模块包括a g e n t 的运行模块及a g e n t 任务相关的推理方法和规则。 知识库是a g e n t 所感知的世界和自身模型，并保存在移动过程中获取的知识和任务 求解结构。内部状态集是a g e n t 执行过程中的当前状态，它影响a g e n t 的任务求解 过程，同时a g e n t 的任务求解又作用于内部状态。约束条件是a g e n t 创建者为保证 a g e n t 的行为和性能而作出的约束，如返回时间、站点停留时间及任务完成程度等， 一般只有创建者拥有对约束条件的修改权限。路由策略决定a g e n t 的移动路径，路 由策略可能是静态的服务设施列表( 适用于简单、明确的任务求解过程) ，或者是 基于规则的动态路由以满足复杂和非确定性任务的求解。 江苏大学硕士学位论文 外部郓墉t 服务设触成其他- n t ) - 图2 5 移动a g e n t 的结构模型 2 3 3 移动a g e n t 的关键技术 移动a g e n t 利用先进的思想提供智能化的服务和任务规划求解，为实现这个目 标，必须解决好几个关键技术。 1 移动a g e n t 理论模型 目前对a g e n t 理论基础的研究通常采用的是模态逻辑的方法。最具代表性的是 b d i 系统2 8 1 ，也成为意识系统，它把a g e n t 看作理性主体，通过信念( b e l i e f ) 、愿望 ( d e s i r e ) 、意图( i n t e n t i o n ) 属性来预测a g e n t 的行为。b e l i e f 与d e s i r e 表征了a g e n t 的信念和评价状态，而i n