第7章 智能代理和移动代理技术.ppt

第7章智能代理和移动代理技术 7 1代理的基本知识 7 1 1代理的概念 分类与特点7 1 2代理的原型表示和编程语言 7 1 1代理的概念 分类与特点 1 代理的基本概念 代理的英文为agent 也可译成主体 智能体 智体等 代理是指在一定环境下自主运行 包含信念 承诺 义务 意图等精神状态的智能硬件实体或软件实体 代理实体可以是智能软件 智能设备 智能机器人或智能计算机系统等 甚至也可以是人 代理软件的主要作用是提供一种易于理解和使用的操作界面 接受用户的指令 代替用户完成某些复杂繁琐的工作或为用户提供帮助 实现从 人找信息 到 信息找人 代理的内部状态是心智状态 如知识 信念 能力 承诺 目标等 代理之间的消息传递是基于语言动作的通信原语 如通知 请求 承诺 拒绝等 代理系统可分为单代理系统和多代理系统 智能代理 IA IntelligentAgent 和软件代理 单代理系统中代理可分为本地代理和网络代理 多代理系统中代理可分为基于分布式AI的代理与移动代理 2 代理的分类 按照功能划分 代理可分为信息代理 用户接口代理 任务代理 IA 软件代理 按照属性划分 代理可分为反应代理 审慎代理 合作代理 混合代理 按照行为方式划分 代理可分为自主代理 多重代理 助手代理 按照是否可移动划分 代理可分为静态代理 MA 代理性 代理能代表他人 自治性 IA应该是一个独立自主的计算实体 主动性 代理能遵循承诺采取主动行动 反应性 代理能感知所处的环境 社会性 它们可以跟所代理的用户 资源以及其他代理进行通信交流 智能性 代理具有一定层次上的智能 3 代理的特点 社交性 可移动性 代理性 主动性 理智性 推理性 不可预知性 时间连续性 个性化 透明性 协调性 协作性 诚实性 顺从性 竞争性 坚固性 可信赖性等 4 代理的属性 7 1 2代理的原型表示和编程语言 1 代理的实体模型 代理的实体模型可用如下十元组来表示 1 推理式体系结构该体系结构的特点是代理中包含了世界显式表示的 符号的模型 并且其决策是通过逻辑推理 规划 协商 模式匹配和符号操作得出的 代理的心智状态为代理如何行动提供了一种解释 心智状态的主要因素有认知 信念 学习 知识等 情感 愿望 偏好 兴趣等 意向 目标 意图 规划 承诺等 2 代理的体系结构 反应式代理采用的是一种刺激 响应的活动模型 其特点是代理中包含了感知内外部状态变化的感知器 它的基本思想是 当代理的内部和外部环境符合某种预先设定的条件时 它就作出相应的行为 2 反应式体系结构 混合式体系结构在一个代理中包含两个子系统 一个是推理子系统 含有用符号表示的世界模型 另一个是反应子系统 用来处理不经过推理的事件 3 混合式体系结构 推理式代理结构 知识库包含知识和数据 环境外界信息的集合 代理的内部状态是心智状态 感知器感知外部环境和代理内部状态的变化 规划 推理和决策模块 利用任务规划模型 行为模型 相关知识和数据 进行规划 推理和决策 决定任务的执行和行为活动 实现问题求解 效应器控制整个代理的运行 代理通信采用一定的通信语言发送代理任务 表达被处理的信息 1 代理编程语言 工具命令语言 TCL ToolCommandLanguage 一种脚本语言 TCL用来进行快速原型开发和图形用户界面的开发 Safe TCL是运行代理的扩展 因特网代理过程语言 专用来建造能在因特网上运行的多代理系统 3 支持代理概念的重要编程语言 典型代理通信语言有KQML 知识询问和操纵语言 KQML KnowledgeQueryandManipulationLanguage 是一种用于交换信息和知识的语言和协议 基本操作原语 基于知识数据库的操作原语 基本响应原语 基本查询原语 能力宣告原语 网络操作原语 协调操作原语 2 代理通信语言 ACL AgentCommunicationLanguage 代理内容语言包括知识交换格式 KIF KnowledgeInterchangeFormat SGML XML 3 代理内容语言 7 2智能代理 7 2 1智能代理技术的概念7 2 2智能代理的资源管理器7 2 3智能代理的工作过程7 2 4智能代理技术的应用 7 2 1智能代理技术的概念 1 智能代理的定义 IA是代表用户或其他程序自主性完成一组操作的软件实体 可获得关于用户的目标或愿望的知识及表示 自治性 IA能自行控制状态和行为 感知能力和反应能力 IA能够及时地感知和响应其所处环境的变化 能动性 IA能够主动表现出目标驱动的行为 通信能力 IA能够用某种通信方式与其他实体交换信息和相互作用 持续性 IA是持续或连续运行的 推理和规划能力 IA能够基于学习知识和经验 进行相关的推理和智能计算 IA是一种动态分布式目录服务 提供客户程序与服务程序双方使用的功能 管理个性化的信息代理库 信息自动通知 浏览导航 智能搜索 生成动态个性化页面 2 智能代理的主要功能 3 智能代理的生命周期 图7 2IA的生命周期 7 2 2智能代理的资源管理器 它由5个子模块组成 即适配器模块 引擎模块 知识模块 库模块 视图模块 图7 3IA资源管理器的基本结构 软件适配器对外界的接口与代理交流信息 并为IA启动执行传感器和效应器 从人类的角度说 适配器就是代理的眼睛 耳朵和手 1 适配器模块 它在含代理的某个特定应用的范围内检测事件 产生动作 2 系统适配器它提供与其他资源的连接 1 面向应用的适配器 1 推论引擎执行复杂的符号推理 2 执行引擎执行引擎执行一个预定义程序 响应 3 反射引擎反射引擎的作用是检测事件 2 引擎模块 推论引擎的知识是这个代理的规则集 执行引擎的知识包含了引擎的目标与行为的脚本和程序编码 3 知识模块 知识以某种标准格式存储在库里 代理的库模块提供一定的安全措施防止对知识库非法的访问与修改 4 库模块 视图模块提供一种方法浏览和编辑规则集或其他类型的知识 5 视图模块 7 2 3智能代理的工作过程 图7 4IA结构简图 监督代理就是当用户提出信息需求时 它就会检查知识库看是否用户以前有过相似的信息需求 若有就把知识库中用户以前的需求记录提取出来 通过推送代理发给用户 若知识库中没有用户的信息需求 经规则应用库代理理解生成一定的搜索规则 传送给知识发现代理进行相关信息搜索 搜索后的结果经信息过滤后存于信息数据库 再经过知识库的推理机制推断用户的潜在需求 作为用户需求历史记录下来 结果推送给用户 IA的工作机制 一旦代理启动 与之相关的适配器就开始工作 工作方式有两种 被动地等待代理感兴趣的事件和主动调查环境中是否有代理感兴趣的事件 在任一种情况下 一旦检测到事件 适配器就启动传感器 调用IA资源管理器以启动相应的引擎 7 2 4智能代理技术的应用 1 智能代理在网络上的应用 1 智能搜索代理 网络信息收集的智能化 网络信息处理的智能化 网络信息检索的智能化 网络信息检索服务的个性化 IA与外界环境建立联系 进行网络管理 主动监视线路和关键设备的运行情况 分析主要的路由流量情况 报告失效事件 2 网络管理 IA可以作为虚拟的教师 虚拟的学习伙伴 虚拟的实验室设备和虚拟的图书馆管理员等身份出现 IA可以根据个体差异安排学习计划 学习建议 为学员提供恰如其分的习题和实验 相当于私人教师进行个别授课 辅导 IA还能起到导航的作用 3 网上远程教育 许多工作如设计 写作 数据操纵 软件开发等在电子化后就可以通过IA的协调实现协同工作 虚拟企业 虚拟车间 虚拟协同工作平台 电子秘书等新鲜事物已经或正在网上出现 4 网上协同工作 IA不断收集各个模块的工作情况并监听连接请求 一旦有远程管理员与它建立连接 它就将系统工作情况提交 由远程管理员判断系统工作是否正常 若发现问题 可向远程诊断模块发送相应命令 再由它代理执行 5 远程故障诊断和维护 1 利用IA技术能保证数字图书馆的网络信息资源建设利用IA技术的智能搜索引擎对互联网信息进行搜索 分析 过滤 优先分级和整合 2 可以对数字图书馆的信息数据库进行IA 3 利用IA技术可以查找到自己所需的信息用户可以更方便地利用IA技术检索馆藏特色资源 2 智能代理技术在数字图书馆的应用 4 数字图书馆利用IA技术为用户提供主动的 个性化信息服务建立 个人数字信息资源特色库 设计智能型的用户服务界面 导航 解惑 过滤 整理 发现 3 信息服务 个性化的节目点播服务 游戏和虚拟现实中更加人性化的机器角色的设计 网络社交场合 如聊天室 中用来招徕用户 或以假乱真的机器对话 角色设计等 4 娱乐 代表买方去网上查看广告牌 逛商店寻找商品甚至讨价还价 代表卖方分析不同用户的消费倾向 并据此向特定的潜在用户群主动推销特定的商品 帮助企业进行产品开发决策 5 电子商务 解决以下3个方面的问题 1 如何用IA作为人的代理IA作为人的代理 必须解决以下两个问题 能力问题 I 信任问题 解决这些问题的传统方法是 第一 由用户编程 定义IA的思维和规则 第二 基于知识库 利用知识库专家系统 一方面通过机器学习另一方面 基于机器学习技术 6 智能代理应用存在的问题 保证系统不受恶意代理的攻击 3 协作问题通过协作完成某些任务或达到某些目标 2 安全机制问题 7 3移动代理 7 3 1移动代理的基本概念7 3 2移动代理的基本结构7 3 3移动代理的技术实现7 3 4移动代理的标准化情况 7 3 1移动代理的基本概念 1 移动代理的定义 移动代理是一种能在异构计算机网络中的主机之间自主迁移 自主计算的计算机程序 且能够动态地将该程序分发到远端主机并在远端主机上连接执行 它能够模拟人类行为和关系 移动代理是一种网络计算 能够自行选择运行地点和时机 根据具体情况中断自身的执行 移动到另一设备上恢复运行 并及时将有关结果返回 移动代理还能克隆自己或产生子代理 移动代理机制的特点是客户代理能够迁移到业务代理所在服务器上 与之进行本地高速通信 MA迁移的内容 代码 运行状态 程序代码是移动代理的逻辑控制部分 运行状态包括执行状态和数据状态 执行状态指的是MA当前运行时的状态 MA系统是指能创建 解释 执行 传送和终止移动代理的平台 它由名字和地址惟一标识 MA系统由MA和移动代理环境 MAE MobileAgentEnvironment 两个部分组成 MAE是一个分布在网络各种计算设备上的软件系统 MA的移动便是从一个MAE移动到另一个MAE 2 移动代理系统的概念 MA是存在于软件环境中的软件实体 它除了具有AI的最基本特性 反应性 自治性 协作性 分布灵活性 导向目标性和针对环境性外 还具有移动性 此外 MA必须包含若干功能 如代理功能 生命周期功能 计算功能 安全功能 通信功能和迁移功能等 3 移动代理系统的本质特点 高效性 利用MA 用户可以将信息打包后发送至目的地 在目的地进行本地交互 异步式自主交互 实时的远程交互 动态适应性 处理大量数据的能力 定制化服务 易于分发服务 支持离线计算 支持平台无关性 4 移动代理技术的优点 1 克服计算环境的异构必须首先解决MA的跨平台问题 2 实现代理的自主移动应解决以下3个问题 代理的移动规程 代理的通信模型 代理的迁移方式 5 移动代理系统的技术难点与急需解决的问题 3 保证MA的安全性 没设代理访问权限的网络站点 其安全问题如何保证 代理在进驻到授权访问的网络站点后 怎样保护自身的安全 如何保证不受代理的破坏以及代理不受破坏 7 3 2移动代理的基本结构 1 移动代理系统的结构 安全代理是执行代理的安全策略 阻止外界环境对代理的非法访问 环境交互模块实现ACL语义 保证使用相同ACL的代理和服务设施之间的正确通信和协调 代理的任务求解模块包括代理的运行模块及代理任务相关的推理方法和规则 知识库保存在移动过程中获取的知识和任务求解的结果 内部状态集是代理执行过程中的当前状态 约束条件是代理创建者为保证代理的行为和性能而作出的约束 路由策略决定代理的移动路径 图7 7MA的结构模型 MA平台能提供以下主要的服务 生命周期服务 目录服务 事件服务 安全保障服务 应用服务 2 移动代理平台的结构 事件管理模块是负责管理和调度其他模块 传输控制子模块实现代理的迁移 通信控制子模块负责MA平台与MA的通信 执行环境负责激活和执行MA 基础服务模块提供生命周期管理服务 目录服务和安全保障服务 定制服务接口使得MA平台可以访问本地的应用程序和资源 远程管理接口为远程管理提供支持 图7 8MA平台体系结构图 MA环境是分布于异构计算机网络上的软件系统 其主要任务是提供MA的执行环境 3 移动代理环境 图7 9代理系统的内都结构 7 3 3移动代理的技术实现 1 移动代理实现移动性的方式 即远端执行和代理迁移 1 远端执行代理 程序代码 数据 被传送到远端系统 在远端系统中作为一个整体被激活和运行 2 代理迁移代理不仅具有代码和数据 还有执行状态 它能在某一网络节点上暂时挂起自身的执行 迁移到另一节点后 再从挂起前的状态继续执行 1 安全机制提出保护主机不受代理攻击的方法主要有基于软件的错误隔离 安全代码解释 数字签名代码 身份认证 携带证明代码 代码验证 授权认证 付费检查 记录历史路径 状态评估 保护代理不受攻击的办法主要有部分结果封装法 共同路线记录法 环境密钥生成法 加密函数法 代码迷惑法 2 移动代理系统实现技术分析 移动可分为强移动和弱移动两种 MA包括3种状态 程序状态 数据状态和执行状态 程序状态指所属代理的实现代码 数据状态包含全局变量和代理的属性 执行状态包含局部变量值 函数参数值和线程状态等 2 移动支撑 MA系统中的通信包括代理与MA平台之间以及代理与代理之间的通信 可采用的通信手段很多 如消息传递 远程过程调用 RPC RemoteProcedureCall Java远程方法调用 匿名通信和代理通信语言等 根据通信对象的不同 MA的通信方式可分为以下几种 MA 服务代理通信 MA MA通信 组通信 3 通信 MA必须有一个全系统惟一的标识符 一般采用的方法是节点主机地址 端口号