（管理科学与工程专业论文）多agent合作机制与合作结构研究.pdf

摘要 基于网络的多a g e n t 技术为支持组织( 包括人类社会和机器系统) 合作提 供技术手段，同时，人类合作的思想也影响着多a g e n t 技术的发展。如何通过 多a g e n t 合作去支持、促进人类的合作，如何通过多a g e n t 合作去解决复杂性 问题，如何通过多a g e n t 合作来更好的解决优化问题，成为管理科学及人工智 能领域等相关学科的一个研究热点。 本文在广泛深入地查阅国内外文献的基础上，对多a g e n t 合作进行了深入 地研究，主要内容如下： 1 、系统详尽地介绍了作为多a g e n t 合作基础的a g e n t 理论、多a g e n t 理论， 对多a g e n t 合作做了界定。 2 、对多a g e n t 社会规范机制做了深入探讨，在构建多a g e n t 社会演化模型 的基础上，界定了社会规范及相关的一些概念，提出了隐式社会规范并给出了 判定规则：在对a g e n t 认知能力分类的基础上，介绍了社会规范生成机制，提 出了改进的社会规范生成机制，而且在多人博弈的宽松条件下对社会规范生成 机制做了仿真试验分析。 3 、对信任问题作了深入的研究，分析了信任在网络信息社会的重要性， 通过对人决羡过程中心理状态的研究，论述了信任与控制的辩证关系，形式化 的界定了信任，给出了电子商务中信任的一般模型，同时，我们还介绍了一个 仿真试验框架，并在此框架下，通过仿真试验证明，信任机制可以促进a g e n t 之间的合作。 4 、通过对欺骗问题的详细分析，指出了欺骗在多a g e n t 社会存在的普遍性， 并给出了欺骗的层次和分类。同时提出了欺骗的几种对策。 5 、提出了多a g e n t 合作框架，重点研究了合作结构，并介绍了协商理论。 我们从“是否完全合作”、“是否存在目标互换”、“合作双方的数量对比”等三 个角度对多a g e n t 合作结构进行了系统分类，提出十六种多a g e m 合作结构， 设计了一组多a g e n t 通讯原语，并给出了本文所提出的多a g e n t 合作结构的具 体算法以及多a g e n t 合作的典型应用实例。 6 、提出了一种面向合作的混合式a g e n t 结构，并用z 语言对该结构作了 描述，同时给出了a g e n t 的j a v a 实现。另外，基于我们所提出的a g e m 混合式 结构，给出了一个典型的系统应用原型一基于多a g e n t 合作的供应链电子商务 系统原型。 关键词：a g e n t ，多a g e n t ，社会规范，信任与欺骗，合作结构 a b s t r a c t n e t w o r k - b a s e d m u l t i - a g e n tt e c h n o l o g ys u p p o r t s t h e c o o p e r a t i o n o f o r g a n i z a t i o n 也a ti n c l u d e st h eh u m a ns o c i e t ya n d m a c h i n es y s t e m ；a tt h es a m et i m e t h ec o o p e r a t i o ni d e ai n f l u e n c e st h ed e v e l o p m e n to f m u l t i - a g e n tt e c h n o l o g y h o w t o s u p p o r ta n dp r o m o t e t h eh u m a n c o o p e r a t i o na n dh o w t os o l v et h ec o m p l e xp r o b l e m a n dt h eo p t i m i z i n gq u e s t i o nt h r o u g hm u l t i a g e n tc o o p e r a t i o nb e c o m ear e s e a r c h f o c u si nm a n a g e m e n ts c i e n c ea n da r t i f i c i a li n t e l l i g e n c e ，a n ds oo n b a s e do ne x t e n s i v ea n dd e e pr e v i e wo fl i t e r a t u r e ，m u l t i a g e n tc o o p e r a t i o ni s s t u d i e d d e e p l y t h em a i n c o n t e n t sa r ea sf o l l o w s ： l 、a g e n t a n d m u l t i - a g e n tt e c h n o l o g y , w h i c h i sat h e o r yb a s eo f t h e m u l t i a g e n t c o o p e r a t i o n ，a r ei n t r o d u c e d ，a n d t h ed e f i n i t i o no fm u l t i - a g e n t c 0 0 1 r a t i o n i s p r e s e n t e d 2 、m u l t i - a g e n ts o c i a lc o n v e n t i o nf o r m i n gm e c h a n i s mi sa n a l y z e dd e e p l y b a s e do nt h ec o n s t r u c t i o no f m u l t i - a g e n ts o c i e t ye v o l v i n gm o d e l ，s o c i a lc o n v e n t i o n a n ds o m er e l a t e dc o n c e p t i o n sa r ed e f m e d ；h i d d e ns o e i a lc o n v e n t i o na n dd e c i s i o n r u l e sa r ep r e s e n t e d d u r i n gt h ei n t r o d u c t i o no f m u l t i a g e n tr e c o g n i z i n gc a p a b i l i t y , a r e f i n e ds o c i a lc o n v e n t i o nf o r m i n gm e c h a n i s mi sp r e s e n t e d , m o r e o v e rs i m u l a t i o n e x p e r i m e n t s u n d e rm o r er e l a x m u l t i a g e n tg a m ee x p e r i m e n t e n v i r o n m e n ta r e s u c c e s s f u l l yd o n e 3 、t h et r u s tp r o b l e mi ss t u d i e di n d e p t h f i r s tw ea n a l y z e dt h ei m p o r t a n c eo f t h et r u s ti nn e t w o r ki n f o r m a t i o ns o c i e t y , t h em e n t a ls t a t e sd u r i n gt h eh u m a n d e c i s i o n , a n dt h er e l a t i o n sb e t w e e nt h et r u s ta n d 血ec o n t r 0 1 t h e nt h et r u s ti sf o r m a l l yd e f i n e d a n dag e n e r a lt r u s tm o d e li ne l e c t r o n i cc o n n d e r c ei s p r e s e n t e d ，m o r e o v e r a s i m u l a t i o nf r a m ei si n t r o d u c e da n du n d e rt h ef r a m ew ed e m o n s t r a t e dt h a tt r u s tc a n p r o m o t e t h em u l t i - a g e n t c o o p e r a t i o n 4 、t h r o u g ht h es y s t e m a t i c a l l ya n a l y s i so nd e c e p t i o np r o b l e m ，t h el e v e la n dt h e t a x o n o m yo fd e c e p t i o n a r ed e f i n e d ；a tt h es a m et i m es e v e r a ld e c e p t i o np u n i s h m e n t m e c h a n i s ma r ei n t r o d u c e d 。 5 、m u l t i a g e n tc o o p e r a t i o nf r a m e i s p r e s e n t e d a n du n d e rt h ef r u m cw e p r o v i d e ds i x t e e nc o o p e r a t i o n s t r u c t u r e sa c c o r d i n gt ot h et h r e ed i m e n s i o n s ，w h e t h e r c o o p e r a t i o n i sc o m p l e t e ，w h e t h e rt h eo b j e c t i v ee x c h a n g i n go fb o t hs i d e se x i s t s ，a n d t h en u m b e ro fb o t hs i d e s f u r t h e r m o r e t h en e g o t i a t i o n t h e o r yi si n t r o d u c e di nd e t a i l f i n a l l yt h ec o m m u n i c a t i o np r i m i t i v e si sd e s i g n e df o rm u l t i - a g e n tc o o p e r a t i o na n d a l g o r i t h m so fr e a l i z i n gt h ec o o p e r a t i o ns t r u c t u r e st h a tp r e s e n t e di nt h i sp a p e r , a to n e t i m ea l la p p l y i n ge x a m p l ei ss u p p l i e d 6 、o n eh y b r i dc o o p e r a t i o n - o f i e n t e d a g e n ts t r u c t u r ei sp r e s e n t e d ，a n di t i s d e s c r i b e di nzl a n g u a g e ，a tt h es a n l et i m e a g e n tr e a l i z a t i o n i nj a v ac l a s si s i n t r o d u c e d i nt h ee n d , ac l a s s i c p r o t o t y p eb a s e do n t h ea g e n tb d - u c l u r ei sp r o v i d e d k e y w o r d s ：a g e n t ，m u l t i - a g e n t ，s o c i a lc o n v e n t i o n ，t r u s t a n d d e c e p t i o n c o o p e r a t i o ns t r u c t u r e 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和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得墨注盘鲎或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同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了谢意。 学位敝储签缈辨绣签字吼沙z ，年护月z 7 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解吞生盘鲎有关保留、使用学位论文的规定。 特授权盘洼盘茎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：力聋湾 签字日期：勃。2 ，年。月乙7 日 导师签名 渤 枷 签字日期。刃步。月j 矿日 天津大学博士论文 第一章绪论 人类在经历了漫长的农业时代以及经济快速发展的工业时代后，伴随着计 算机技术、通讯技术的飞速发展，又迎来了一场具有深远意义的革命一信息革 命。信息时代，机遇与挑战并存。自动化、以及以i n t e m e t 为平台的全球化信 息处理技术及银行结算系统、电子商务等相关实务的迅猛发展为经济的发展注 入了新鲜的血液。信息成为一个组织发展最重要的资源，谁能迅速获取关键信 息，谁就能掌握制胜的先机。信息时代改变了人类的工作方式、思维方式、生 活方式，许多令人难以置信的场景变为现实。由于信息技术的迅猛发展、i n t e m e t 技术的普及，电子商务和虚拟企业成为信息领域的新的研究热点。这些应用都 迫切需要研究异构主体如何自主地实现合作的问题，这里的异构主体可能是由 不同的人，在不同时间，用不同软件工具、技术实现的从属于不同组织的主体， 这些应用需求导致新的合作技术的出现。 1 1 科学研究的一个趋势一人工智能 哲学研究可以分为三个阶段。第一阶段集中在对客体的研究，即世界的本 原问题和发展问题：第二阶段集中研究客体与主体的关系问题；第三阶段也就 是现阶段转入对主体的集中研究，即对人类自身的研究，对人类思维与智能的 研究【i 】。作为信息时代科学研究主力军的信息科学、计算机科学，已经把重点 从如何对信息进行收集、存储、处理、加工与利用转移到研究知识的收集、存 储、处理、加工与利用。从人工智能的三大领域来讲，也就是对知识获取、知 识表示、知识推理的研究。 哲学以及具体科学中的研究趋势一人工智能，反映了人类的一个宏伟目标。 工业革命把人类从繁重的体力劳动中解放出来，人类希望在信息时代，能够从 更为繁重的脑力劳动中解脱出来，或者至少能为人类的脑力劳动提供更为有效 的方法和技术支持。 1 2 合作研究的重要性 当今产业、金融、投资、运输、通讯等都已逐渐打破了国家和地区的界限 在全球范围内融为一个统一的整体，经济全球化已成为不可阻挡的导向。经济 全球化的主要特征是生产的全球化与消费倾向的全球化。经济发展的全球化、 企业经营战略的国际化都迫切需要能够支持行业间、企业间、企业内部进行更 第一章绪论 好地合作的信息技术【2 】。 信息在各个行业的爆炸性增长给科学研究带来了丰富的资源同时又带来了 巨大的困难。同一学科、同一领域的新文献、新术语层出不穷，使学科内部的 科学研究更需要加强合作，以保证同一学科的科研人员处在同一平台进行科学 研究，以达到科学研究高效能高效率的目的。当今世界，跨学科交流是当前科 学研究的一大趋势，学科交叉、科学研究的跨学科合作已成为解决科学难题的 一个法宝；学科交叉产生了许多新的研究领域，同时也对不同学科的科研人员 如何合作提出了更高的要求。 科学研究的目的是认识大自然和发展生产力。当前存在着科学研究成果转 换与企业对科学技术需求的矛盾：一方面，大量的科学研究成果得不到转换， 另一方面，企业迫切需要面向市场的科学研究成果。因此，如何加强科学界与 企业界的合作，也是迫切需要研究的一个课题。 合作是智能系统中一个重要的特征，合作本身就属于一种智能行为：个体 的智能与群体合作的智能表现出巨大的差异，整个系统比单个a g e n t 具有更强 的功能。因此，合作行为是当前许多学科领域( 如人工智能、复杂系统) 的研 究热点。 综上所述，无论是从经济全球化、科学研究的宏观角度来看，还是从具体 学科的研究需求来看，都需要对合作进行深入地研究，相应的信息技术如何对 经济合作、科研合作进行支持；信息技术如何促进经济合作、科研合作等都是 迫切需要研究的课题。 1 3a g e n t 技术与多a g e n t 合作 产生于分布式人工智f l ( d a i ) 领域的a g e n t 技术，经过上世纪七十年代、 八十年代的孕育，在九十年代达到了研究的高潮，将会成为二十一世纪人工智 能相关领域研究的一个重点。n i c h o l a sn e g r e p o n t e 博士认为【3 】：a g e n t 技术的发 展代表第三次计算机革命的到来，第三次浪潮所处的环境是计算机、通讯以及 基于知识的a g e n t 所组成的一个有机融合的环境。现在，a g e n t 领域已成为人 工智能研究的前沿并在各个领域得到了广泛的应用，如个人助手【4 击】，信息检索 2 1 ，电子商列1 9 1 ，工作流管理【2 0 2 卅等。 无论是全球化的经济合作、企业间的合作，还是科学研究中的合作，都是 以人或者组织团体为主体的合作。a g e n t 技术既可以模拟人类的合作，也可以 支持人类进行合作。因此，a g e n t 如何模拟人类的合作，a g e n t 如何为人类合作 提供智能化的支持，如何最大限度的实现自治，a g e n t 相互间如何合作就成为 摆在我们面前的一系列重大课题。 天津大学博士论文 a g e n t 真正有前途的领域是多a g e n t 技术领域，多a g e n t 技术的优势就是 通过a g e n t 之间的合作与分工，完成单个a g e n t 所不能完成的任务或以更小的 代价，更高的效率完成任务。多a g e n t 合作是多a g e n t 系统研究的一项重要内 容，我们认为其研究目标主要有三个：通过多a g e n t 的合作去支持人类更好的 合作( 比如虚拟组织中的合作，科学研究中的合作) ；通过a g e n t 的合作去研究、 解释自然界和人类社会的一些合作行为( 如复杂系统的研究) ：通过a g e n t 的合 作去研究解决一些复杂的优化问题( 如分布式计算) 。 目前，对多a g e n t 合作的研究主要包括理论与应用两方面：理论研究包括， 社会规范的生成机制2 5 - 2 9 ，合作结构【3 0 1 、合作产生的过程【3 ”、合作的分类t 3 2 1 、 大规模自治系统的合作、合作的进化【3 4 】、协商 3 5 , 3 6 】、联盟f 3 7 , 3 8 1 ，多a g e n t 合 作中的欺骗与信任 3 9 - 4 9 1 ，计算机支持的协同工作 5 0 - 5 4 ( c o m p u t e rs u p p o r t e d c o o p e r a t i v ew o r k ，c s c w ) 等方面，应用研究包括信息采集中的合作【5 5 1 、电子拍 卖中的合作5 6 1 、移动a g e n t 的合作【5 7 】等方面。当前的研究工作存在以下不足或 空白( 下面的问题是我们在查阅文献和分析研究的基础上得出，本文的研究工 作也是针对下面的问题进行的。) ： 1 ) 社会规范作为一种重要的合作机制，缺乏统一的定义和研究框架：对社 会规范的仿真试验缺乏代表性和一般性。 2 ) 对于合作中的信任与欺骗分析不够透彻，没有给出如何通过信任和欺骗 控制机制来促进合作的模型或者对策。 3 1 缺乏一般性的多a g e n t 合作结构以及支持多a g e n t 合作的通讯原语。 4 1 存在理论与实践的脱节问题。 5 ) 缺乏对多a g e n t 合作的系统研究。 1 4 论文的基本方法和基本内容 1 4 1 论文研究的基本方法 本文的整体研究思路是理论与实证相结合，采用的具体研究方法如下 1 ) 采用定量化研究：模型+ 仿真试验。详见第三章和第四章。 2 ) 利用离散数学中的谓词逻辑理论进行研究。详见第五章。 3 ) 软件工程的研究方法：模型+ 表示+ 实现+ 系统原型。详见第六章 1 4 2 论文的基本结构和内容 本文首先介绍了a g e n t 和多a g e n t 技术，然后以多a g e n t 合作研究的宏观 层面为切入点，从理论上对多a g e n t 合作机制( 包括多a g e n t 社会规范机制、 第一章绪论 信任机制以及欺骗控制) 进行了深入研究，并从仿真试验的角度做了实证分析； 接着从宏观结构与微观实现的角度，提出了多a g e n t 合作结构并给出了相应的 通讯原语，最后从微观实现的角度介绍了面向合作的a g e n t 的三层结构，用z 语言进行了形式化描述，基于j a v a 类进行了实现，并给出了基于多a g e n t 合作 的供应链电子商务模型。具体来说，本文的研究创新之处如下： 1 ) 给出了多a g e n t 社会演化模型，并以此为基础，界定了社会规范以及相 关的一些概念，提出了隐式社会规范并给出了判定规则：对a g e n t 认知能力进 行了分类，并在此框架下对现有的社会规范生成机制做了介绍和分类，补充了 现有社会规范生成机制在仿真试验中的不足。与以前的仿真试验相比，由二人 博弈扩展到多人博弈、由对称博弈扩展到一般性的博弈，因此仿真试验更有说 服力。在仿真试验的基础上，本文对几种基于效用的社会规范生成机制做了比 较。另外，基于效用机制和从众机制的思想，我们提出了混合机制，仿真试验 表明，在可以采用混合机制的前提下，混合机制优于现有的效用机制。 2 ) 如何促进合作是多a g e n t 合作研究的一个中心，而信任是多a g e n t 合作 中需要考虑的一个最重要的因素。我们对信任问题作了深入地研究，分析了信 任在网络信息社会的重要性，通过对人决策过程中心理状态的分析，分析了信 任与控制的辩证关系，形式化地界定了信任，给出了电子商务中信任的一般模 型。本文还介绍了一个仿真试验框架，并在此框架下，通过仿真试验证明，信 任机制可以促进a g e n t 之间的合作。 3 1 欺骗是多a g e n t 合作中最主要的一个制约因素。我们通过对欺骗问题的 详细分析，指出了欺骗在多a g e n t 社会存在的普遍性，并给出了欺骗的层次和 分类，同时提出了欺骗的几种对策。 4 1 我们给出了多a g e n t 合作框架，介绍了协商理论，并重点研究了合作结 构。合作结构是多a g e n t 合作研究的一项重要内容。目前，大部分研究工作集 中在利用博奕论或多模态理论描述协商、冲突、利益分配，以及合作过程、合 作进化等方面，关于多a g e n t 合作结构尚未见系统的研究。我们总结了当前多 a g e n t 合作的研究现状，对多a g e n t 合作进行了界定，分析了现有合作结构的 不足，然后从“是否完全合作”、“是否存在目标互换”、“合作双方的数量对比” 等三个角度对多a g e n t 合作结构进行了系统分类，提出十六种多a g e n t 合作结 构，设计了一组多a g e n t 通讯原语，并给出了本文所提出的多a g e n t 合作结构 的具体算法以及多a g e n t 合作的典型应用实例。 5 1 关于“a g e n t 如何构造”的问题，当前的研究工作主要从理论上探讨慎 思结构、反应结构、以及混合结构，或者直接建造a g e n t 并冠以慎思、反应或 者混合结构的头衔，很少有从理论出发，与理论研究一致并遵循理论研究思路 天津大学博士论文 的a g e n t 的实际建造。本文提出了一种面向合作的混合式a g e n t 结构，并用z 语言对该结构作了描述，由于z 语言本身所具有的严格的逻辑性和可证明性， 使得本文所提出的混合式结构在理论和实践上保持高度的一致性。此外，我们 用l a v a 语言实现了a g e n t 的建造，并且构建了基于多a g e n t 合作的供应链电子 商务系统原型。 6 ) 当前多a g e n t 合作研究中所存在的一个很突出的问题就是，微观研究与 宏观研究的脱节、理论与实践的脱节。因此，本文力图在微观与宏观、理论与 实践之间架起一座桥梁，这也是本文研究所遵循的一个指导原则。我们对社会 规范机制和信任机制以及欺骗对策的研究，正是从宏观的角度来研究多a g e n t 合作机制，而对多a g e n t 合作结构及其算法实现的研究、a g e n t 结构z 语言描 述以及多a g e n t 合作系统原型的建立正是从微观角度来研究多a g e n t 合作，我 们力求宏观研究中所得出结论的微观体现和实现。 第二章a g e n t 及多a g e n t 技术基本理论 第二章a g e n t d 哆a g e n t 技术基本理论 a g e n t 的历史可以追溯到对a i ( a r t i f i c i a li n t e l l i g e n c e ) 的早期的研究。 1 9 7 7 年，h e w i t t 的“c o n c u r r e n ta c t o rm o d e l ”是第一个a g e n t 系统【”l 。在模型中， 他提出“一个自封装，交互型的，并行执行”的对象，并把他称之为“a c t o r ”。每 个a c t o r 都有它的内部状态，并能够对来自其他a c t o r 的信息做出反应【5 9 】。a g e n t 的研究可以分为微观和宏观两个方面：微观方面包括a g e n t 理论、结构、语言的 研究：宏观研究主要从a g e n t 群体的角度研究a g e n t 协作和合作等方面的内容。本 章主要从微观及宏观两方面介绍a g e n t 基本理论，第一节介绍a g e n t 的界定，特征 及其分类；第二节介绍a g e n t 的行为特征表示及其推理：第三节介绍a g e n t 的结构； 第四节介绍多a g e n t 系统的定义和分类；第五节介绍多a g e n t 合作；第六节介绍几 个多a g e n t 开发平台；第七节对本章作了小节。 2 1a g e n t 的界定、特征及其分类 2 1 1a g e n t 的界定 a g e n t 目前尚未有一致的定义。研究a g e n t 的不同领域对其有不同的定义和别 称。本文试图从人工智能、计算机、经济学、复杂性研究、社会心理学、博弈论 等领域对a g e n t 的研究中，梳理出a g e n t 研究的脉络，然后对本文中将要研究的 a g e n t 的范围作了界定。首先介绍不同领域中对a g e n t 的定义： 1 ) 人工智能当中的a g e n t 一理想a g e n t ，智f l a g e n t 【6 0 1 。 理想a g e n t ： 人工智能的本质是研究如何制造出人工的智能机器或智能系统，来模拟人类 智能活动的能力，以延伸人的智能的科学。人类智能活动的能力一般是指人类在 认识世界和改造世界活动中，由脑力劳动表现出来的能力，具体概括如下： 通过视觉、听觉、触觉等感官活动，接受并理解文字、图像、声音、语言 等各种外界的自然信息，即接受环境信息的能力。 通过人脑的活动进行信息处理过程，将感性信息抽象为理性知识，并进行 分析、判断和推理，即认识和理解客观事物、提出概念、建立或调用方法、进行 演绎和归纳推理以及做出决策并对可能影响外部世界的问题求解能力。 通过教育、训练和学习过程，日益丰富自身的知识和技能，即学习能力。 对变化多端的外部环境条件，如干扰、刺激等作用能灵活的作出反应，即 自我适应能力。 6 天津大学博士论文 能与其他人合作，解决单个人无法解决的大型复杂问题，即协作能力。 目前，随着a g e n t 概念的发展，人工智能研究者认为理想a g e n t 应当具有上述 五种职能，正如著名的a i 学者h a y e sr o t h 在一篇报告中所指出：“智能的计算机 a g e n t 既是人工智能的最初的目标，也是人工智能的最终的目标”。我们所要研 究的a g e n t 应当是a i 各个领域的研究成果集成为一个具有智能概念的计算实体。 大部分人类智能行为都涉及多个人构成的社会团体，大型复杂问题的求解也需要 多个专业人员或组织协作完成。计算机上的复杂信息处理可对应为多a g e n t 系统 来完成。 智能a g e n t 目前的人工智能技术还难以实现理想a g e n t 的智能行为。智自g a g e n t 是指能在 某一环境中运行，并能响应环境的变化，灵活、自主地采取行动以满足其设计目 标的计算实体。这类a g e n t 通常由当前的人工智能技术来实现，一般具有某种程 度的感知、推理、学习、自适应和协作能力，如某些智能控制系统、实时专家系 统等。 近年来，新的人工智能定义为：人工智能是计算机学科的一个分支，其目标 是构造具有一定智能行为的a g e n t 。a g e n t 的研究仍然是智能的核心问题。 2 ) 计算机领域的a g e n t 一软件a g e n t 【”j 软件a g e n t 是从软件设计的角度研究“a g e n t ”，s h o h a m 等人将其定义如下： “a g e n t 是一种在特定环境下连续、自主地运行的软件实体，通常与其他 a g e n t 一起，联合求解问题”。 连续与自主的需求来自我们需要a g e n t 以一种灵活和智能的方式完成其活 动，无需人为的引导与干扰而响应环境的变化。最理想的情况是，一个a g e n t 能 够在一种环境中连续的运作一段较长时间，并能从它自己的经验中学习。而且我 们希望一个a g e n t 能够与其他a g e n t 同处于一个环境，并能相互通讯和协同，或从 一个地方移动到另外一个地方求解问题。目前，大部分软件a g e n t 都十分脆弱并 针对特定目的，还没有一个系统能以一般形式完成这些功能。 倡导研究软件a g e n t 的另一种观点类似于早期对面向对象的研究，将其作为 设计和实现软件系统的新范例。正如一些算法用面向对象的表示形式比用过程的 形式更易于表达和理解，有时对开发者和用户来说，根据a g e n t 来设计程序的行 为比各种对象更容易。 我们希望a g e n t 能够像人一样完成分配给它的一些特定任务，能够从我们告 诉它的内容中推导出所需结果。a g e n t 只有在“知道”有关请求的背景知识时才 能做到这一点。因此，最好的a g e n t 不仅需要特定形式的专家知识，而且需要考 虑用户和当前状态的独特性质。 s i n g h 曾指出采用a g e n t 方法进行软件开发的实用和技术原因：它们对设计者 7 第二章a g e n t 及多a g e n t 技术基本理论 和分析者来说，比较自然：提供了简明描述复杂系统行为的工具，有助于理解和 解释复杂系统的行为；可获得一定的行为规则和模式，这些行为是独立于系统中 a g e n t 的精确的物理实现；能够被a g e n t 用于推导其他_ a g e n t 的意图状态和行为。 其他定义： a g e n t 是设计完成某类任务的，能在一定环境中自主发挥作用，有生命周期 的计算实体。 m i c h a e lw 0 0 1 d r i d g e 的定义【6 2 】： 弱定义：具有下列属性的基于硬件的或者基于软件的计算机系统： 自治能力：可以不受人或外界因素的干扰而独立存在，对自己的行为和状 态有一定的控制权。 社交能力：可以通过某种a g e n t 通讯语言( a g e n tc o m m u n i c a t i o nl a n g u a g e ， a c l ) 和其他a g e n t ( 包括人) 进行信息交流； 反应能力：可以理解周围的环境，并对环境的变化做出实时的响应： 预动能力：可以主动地做出有目标的动作。 强定义：除了弱定义中应具有的属性外，还应具有类人的精神状态，如信念、 承诺、意图。 这两种定义同a i 中并存的两类智能观隐隐相应，其中都隐含着类比人类的某 些行为与心理特征的思想。 y o a vs h o h a m 的定义州： a g e n t 是包含了信念、能力、决定和承诺等精神状态的智能体。 f r e e m a n 在一类称为约束满足的问题领域中，用a g e n t 表示相互作用的自主知 识库，并用一个8 元组来定义畔】：a g e n t = ( m ，k ，a ，i ，e ，s ，r ，g ) 。 其中m 表示方法( m e t h o d ) ，k 表示知识( k n o w l e d g e ) ，a 代表属性( a t t r i b u t e ) ， i 代表推理机制( i n f e r e n c e ) ，e 表示语言( 1 a n g u a g e ) ，s 表示消息传送协议 ( p r o t o c o l o fm e s s a g es e n d i n g ) ，r 表示消息接受协议( p r o t o c o lo fm e s s a g e r e c e i v i n g ) ，g 表示全局知识( g l o b a lk n o w l e d g e ) 。 3 ) 经济学当中的a g e n t 6 5 】 在信息经济学文献中，常常将博弈中拥有私人信息的参与人称为“代理人 ( a g e n t ) ”，不拥有私人信息的参与人称为“委托人( p r i n c i p a l ) ”。也就是 说，经济学中的a g e n t 是相对于委托人的一个概念，经济学中对代理研究都是给 定信息结构下，研究委托人一代理人模型。例如隐藏行动的道德风险模型：签约 时信息是对称的( 完全信息) ；签约后，代理人选择行动( 如工作努力还是不努 力) ；委托人只能观测到结果，而不能直接观测到代理人的行动本身。因此，委 托人的问题是设计一个激励合同以诱使代理人从自身利益出发选择对委托人最 8 天津大学博士论文 有利的行动。 4 ) 复杂性领域的a g e n t 【删： 在复杂系统研究中，把组成复杂系统的具有主动性的个体或单元称为a g e n t ， 研究这些a g e n t 的个体行为如何导致整个系统的整体行为。正如霍兰所说，“复 杂自适应系统毫无例外地皆由大量具有主动性的元素组成，为了说明具有主动性 的元素，同时不求助于专门的内容，我借用了经济学中的a g e n t 一词，这个术语 是描述性的。如果我们准备搞明白大量a g e n t 的相互作用，我们就必须首先能够 描述单个a g e n t 的性能，将a g e n t 的行为看成是由一组规则( 刺激一反应规则) 决 定的，是很有用的”。 5 ) 社会心理学领域的a g e n t ： 在社会心理学研究领域，把a g e n t 作为一个人或者拟人的个体，他们具有人 的思想和行为，通过a g e n t 对人的模拟来解释、预测一些人类社会的行为和现象。 6 ) 博弈论中的a g e n t ： 博弈论的研究中，或者有些使用博弈论进行分析的研究中，把参加博弈的个 体称为a g e n t ，研究这些a g e n t 如何交互与决策以达到各自利益或者整体利益的最 大化。 这几个领域中的a g e n t 研究又不是截然分开的，各领域的研究相互联系，相 互借鉴。本文的研究涉及软件a g e n t 和博弈a g e n t 以及智能a g e n t z 个方面的内容： 从博弈a g e n t 和智能a g e n t 的角度来分析研究，用软件a g e n t 来实现。下面将要介 绍的a g e n t j 里_ 论是从智能a g e n t 和软件a g e n t 的角度来介绍的。 2 1 2a g e n t 的特征 a g e n t 的特征包括基本特征和可选特征。基本特征包括自主性( a u t o n o m y ) ， 社会性( s o c i a la b i l i t y ) ，反应性( r e a c t i v i t y ) ，能动性( p r o a c t i v e n e s s ) 6 2 1 。 自主性：在没有人直接干预下进行工作，可以某种方式控制自身的动作及其 内部状态。 社会性：它也称为协作性，能够通过某种a g e n t 通讯语言与人或其他a g e n t 相互作用。 反应性：它能够接受环境的信息并做出反应，这里环境包括其他的a g e n t ， 人以及i n t e r n e t 等。 能动性：它不仅对环境做出反应，而且呈现目标驱动的特性。 每个a g e n t 首先应具备这4 条最基本的特性，然后再根据其应用情况拥有其它 可选特征，例如： 移动( m o b i l i t y ) ：能够在电子网络中漫游。 第二章h g e n t ) 5 一多a g e n t 技术基本理论 诚实( v e r a c i t y ) ：不会故意发送错误信息。 合作( c o o p e r a t i o n ) ：同其他旭e n t 一起为完成同样的目标而努力。 竞争( c o m p e t e n c e ) ：同其他a g e n t 竞争。 2 1 3a g e n t 的分类 可以从不同的角度对a g e n t 进行分类，以下给出了几种分类。 分类一：a g e n t 真正有前图的领域是对多a g e n t 系统的研究，那么根据a g e n t 在多a g e n t 系统中所处的位置可以分为末端a g e n t 和中间a g e n t 。末端a g e n t 又可分 为提供服务的a g e n t 和接受服务的a g e n t 。 中间a g e n t 又有许多种分类方法： 1 ) 我们所熟知的m a t c h m a k e r 和b r o k e r 6 7 】( 根据服务提供者和服务需求者之间 交互方式的不同而定义) 。m a t c h m a k e r 只负责为服务提供者和服务需求者定位， 不负责二者之间的交易，而b r o k e r 不仅提供服务供求的定位，而且负责交易。 2 ) 首先定义了多维变量，然后根据这些变量的各种可能值对中间a g e n t 进行 分类 6 s , 6 9 。 对a g e n t 进行分类的多维变量： p l ：谁给中间a g e n t 传送信息( 服务提供者还是服务需求者) p 2 ：传送给中间a g e n t 多少信息。有两类可能性：能力需求，或者服务参数 偏好。 p 3 ：中间a g e n t 接收信息产生什么结果，可以广播或保存在本地数据库。 若保留在本地数据库，则下列问题产生： p 4 ：如何使用数据库的内容。可能被浏览或查询，若浏览则得到全部信息， 查询则得到部分信息。由此产生： p 5 ：在向中间a g e n t 的查询中定义多少信息。只能定义基本的信息一能力需 求；或提供服务参数偏好。 p 6 ：中间a g e n t 是否在末端a g e n t 的交易中起中介作用。中间a g e n t 可以中介交 易以实现交易中的匿名；保证公平：或为将来可能发生的争执收集可作陈述的证 据。 通过p l ，p 6 的不同取值进行分类则得到一个中间a g e n t 的分类， m a t c h m a k e r 和f a c i l i t a t o r 都包含在这个分类中。 分类二：根据a g e n t 的特性和所完成的主要功能可以分为： 1 ) 界面a g e n t ：人( 管理者，决策人，操作者，调度员等) 和计算机通过人 机界面组成的有机整体，充当用户和机器沟通的桥梁。界面a g e n t 通过用户知识、 自身知识和领域知识来协调用户与环境交互，可以对用户的反应进行反馈和主动 天津大学博士论文 调节，同时在运行时能指导用户操作，减轻用户负担。界面a g e n t 是h c i ( h u m a n c o m p u t e ri n t e r f a c e ) 研究者的重要研究领域 。 2 ) 移动a g e n t ：移动a g e n t 是当前a g e n t 研究的热门方向，它是指在网络系统 中能够从一台计算设备移动到另一台计算设备上的a g e n t 。移动a g e n t 可以保持在 原设备上的运行状态，在到达目的设备上时，从原始状态开始继续运行【7 “。 移动a g e n t 对于许多应用来说是一种明智的选择，他可以改善c l i e n t s e r v e r 应用的反应时间和带宽，让网络中的计算设备充分发挥自己的优势。当前对a g e n t 的研究必须解决的问题【叫：性能和兼容性问题( 因为其通常用运行速度较慢的解 释性语言来编写，因此在所运行设备上的运行速度慢) ；可移植性和标准化的问 题；安全性问题。 3 ) 信息a g e n t ：用来进行信息检索的a g e n t ，可以对分布式信息进行管理、控 制和分类。信息智能体主要具有以下功斛7 0 】： 信息处理、任务安排：其中包括两种类型的a g e n t ，一种是信息处理a g e n t ， 如f i n g e ra g e