人工智能教案,08章智能体8.3 智能体之间的通讯

8 3 智能体之间的通讯智能体之间的通讯 智能体之间的交互和协调是通过智能体之间的通讯来完成 的 当前智能体在完成了对其它智能体的建模之后 如果要对 其它智能体进行控制和协调 比如改变其它智能体的目标 知 识或者是对环境的置信 就应该通过通讯动作来完成 本节主 要介绍了智能体之间的言语行为 及言语行为的实验 最后用 一个对语言符号串的理解来详细地说明 8 3 1 言语行为言语行为 当前智能体可以通过两类方法来有意地影响其它智能体的 动作 如果当前智能体知道其它智能体如何对其环境的变化做 出反应 那么当前智能体就可以通过改变环境来达到所需的效 果 例如 当前智能体可能把一块积木放在另一个智能体的前 面 因为当前智能体知道其它智能体可能有摞积木的行为 当前智能体可以试图改变其它智能体的目标 知识 或者 置信 和动作选择机制 它可以通过直接 写 另一个智能体的 认知机构中的这些元素来达到目的 例如一个人 可假定为当 前智能体 可以使用这个方法来控制一个拥有这种接口通道的 智能体 更有趣的是 当前智能体可以用这种方法和其它智能 体通讯 使得其它智能体对其的置信和目标 最终使得其它智 能体采取其所希望的行动 做出改变 这种通讯的媒介是依赖 于其它智能体的感觉和知觉装置的 比如 它可能包括 写 基于另一个智能体的视觉能力 声音 基于其它智能体 的听觉能力 或者 广播 基于其它智能体的电磁接受能力 当一个智能体采取如上之一的行动 并有意的去影响其它智能 体的认知结构时 我们称其为正在进行一个通讯的行为 Communication act 人类的通讯行为一般涉及到了说话时采用的语言 使用声 波作为媒介 因此 语言学家也把各种不同的通讯行为称为言 语的行为 speech act 讲话的一方称为说话者 Speaker 受 话的一方称为听众 Listener 根据哲学家 John Searle 的理论 言语的行为一般有如下几种 表示型 陈述了一个主张或者建 议 指示型 要求或者命令 委托型 许诺或威胁 表达型 感谢或者道歉 和声明型 实际上可以改变世界的状态 比 如 我现在宣布你们成为夫妻 言语的行为可能有不同的物理表现形式 它们可以是一个 动作的序列 比如在手势语言中 一串符号 在文本中 一 个声音扰动 尖叫讲话 或者闪光灯 无论采用什么形式 言 语行为的表现都被称为讲话 据 Searle 所说 讲话不但要表达 讲话的内容 还要表达讲话的类型 例如 如果采用英文文本 作为媒介 那么语句 Put block A on block B 不但表达了其要求 的性质 而且表示了命题的内容 On A B 这种讲话的方式 被说话者采用来改变听众的目标结构 假设言语的行为可以对听众的知道产生影响 如果当前智 能体 A1 通过一个表示型的言语行为来通知听众 A2 一个由 f 指代的命题为真 那么 A1 可以认为这个言语行为的后果是 A2 知道 A1 要告诉它 f 这里没有描述 A2 是如何表达这个意图 的 也没有描述 A1 如何表达以上的信息让 A2 知道 目标和意 图的表达方式所涉及到的装置是比较多的 幸运的是 通过谈 话 talk 可以代替 A1 想通过言语行为对 A2 产生的影响 A2 相信 f 说话者想对听众产生的影响被称为言语表达效果的影响 当然 言语表达效果影响的实现完全依赖于听众 只有听众是 极端的轻信 或者听众相信说话者是值得信赖的情况下 才能 假定言语表达的效果 我们再回到前面的例子中 可通过假设 A1 认定它的行为 通知 A2 关于 f 具有言语表达效果来简化我们的讨论 我们 假设 A1 用公式 A2 f 来表达它对 A2 的影响 当人类使用语言时 一个语句的言语表达效果有时会产生 意外的效果 例如 在句子 You left the refrigerator door open 中 说话者的真正意图是要求受话者关上冰箱 言语行为的表达效 果不同于所谓的间接言语行为 indirect speech act 一个采用 间接言语行为的说话者假定听众可以从上下文的环境中推断出 说话者的意图 并使用这个意图去决定言语行为的表达效果 因此 Do you have the time 是一个间接的问话方式 因为此 方式更有礼貌 它要求听众回答告诉说话人时间 而并不要求 听众是否知道时间 言语行为的实现言语行为的实现 言语行为的实现 或者说物理的表现形式是讲话 现在讨 论一下类似 Tell a f 的通讯行为是如何像说话者和听众之间的 交谈一样进行传输的 可以考虑两种可能性 a 从说话者到受 话者之间的一个逻辑公式的直接传输 b 说话者传送一些符号 串 然后受话者把它们转换成自己的认知结构 比如说逻辑公 式 如果说话者和受话者共享了某些基于特征的世界模型 而 且这些模型的公式都由相同的符号构成 那么一个言语行为可 以通过传递逻辑公式来实现 附加上传送的言语形式的类型 例如 在这种情况下 言语的行为 Tell A2 Clear B On B C 可以通过如下方式实现 当前智能体发送公式 Clear B On B C 给智能体 A2 并指示了所传送的言语行为的类型为 表示型 注意 这样做要假定公式 Clear B On B C 相对于 A2 所表达的意思和其对于当前智能体所表达的意思相同 甚至 在我们对所有的智能体构建和编程的情况下 这种相同的知识 表达词汇相同的假设条件还是太强了 对于我们某些感兴趣的 情况是根本不可行的 即使两个智能体的知识表示词汇和模型 在启动时是一致的 如果遇到任何新的对象 几乎不可能赋予 它们相同的名字 如果智能体能够使用基本的原语创建新的谓 词 这些等价的谓词也可能有不同的符号 正因为当前智能体 对其它的智能体采取一种有意的方式 其它的智能体可以不采 用逻辑公式来对世界模型进行编码 在如上的限制下 智能体之间的通讯如何成为可能呢 一 种答案包括了前面阐述的两种选择中的第二个 用一个一致 通用的通讯语言 通过设计 使用和指令 通讯智能体对在这 种通讯语言方式下传输的符号串如何改变其它智能体的认知结 构进行学习 举例来说 采用有意的方式 当前智能体能够对 如下情况作出预测 如果传送给智能体 A2 的字符串为 block B is on block C and block B is clear 那么对 A2 的认知结构的言语 表示效果就可以用当前智能体的知识库中的公式 A2 On B C Clear B 来描述 在这个例子中 当前智能体通过发送语 句 block B is on block C 和 block B is clear 来执行言语行为 Tell A2 On B C Clear B 受话者把这些语句翻译成其知识 表示的内部形式 当然 因为假定正在智能体的设计阶段 我 们能选择我们喜欢的任何通讯语言 如果当前智能体也需要用 一些像英语一样的语言与人通讯 就可以发明一个如同例子中 的类似英语的语言 使用基于符号串的语言蕴涵了两个问题的解决方案 给定 一个言语的行为 如何生成一个符号串 如何把一个符号串翻 译成一个对认知结构的影响 虽然鼓励在人工的智能体中使用 符号串作为通讯的媒介 但是用机器生成并理解自然语言是依 各自的兴趣进行的 通讯使用的符号串的生成和理解主要在自 然语言的领域中学习和研究范畴 因此对智能体之间通过字符 串的通讯 处理将主要集中在类似于英语的语句言语行为中 这将通过自然语言处理的手段来解决 8 3 2 理解语言字符串理解语言字符串 一个符号字符串是被智能体由一个带有一定意图的言语方 式所传递 我们要考虑的是如何将被接受方接受的字符串翻译 成讲话方希望的命题公式 这个翻译过程所需的一些信息嵌入 在字符串的语法属性里面 例如 讲话方可能希望将字符串 block b is on block C 翻译成 On B C 而不是 On C B 利用自然 语言处理的句法分析和语义分析 我们可以得到所希望的结果 参见第 7 章 自然语言处理 下面所列出的语法规则都符合上下文相关语法 其中 表 示逻辑蕴涵 例 一个扩充的短语结构语法如下所示 A Noun E A B Noun E B C Noun E C Block A Noun Block A Block B Noun Block B Block C Noun Block C Floor Noun Floor Fl And Conj Or Conj Clear Adj x Clear x Empty Adj x Clear x Occupied Adj x Clear x On Prep xy On x y Above Prep xy On x y Below Prep xy On y x Is Adj x x VP x x Is PP x x VP x x Prep xy x y NP PP x x Noun NP Adj x x NP NP NP VP x x S S 1 Conj S 2 S 1 2 显示 block B is on block C and block B is clear 分析过 程的语义分析树 如右图所示 图 8 6 语义分析树 t8 6 swf htm 下面就上述语义树的分析过程 进行详细的说明 从逻辑结构和每个终结符开始 先看一下语法规则为名词 的终结符号 例如第一个规则 A Noun E A 它陈述了和名 词 A 相关的语法元件是原子 E A E A 的意思是由 A 代表的 对象是一个实体 在语法分析中 这个规则陈述了终结符 A 在符号串的出现能被重写为 Noun E A 所有的规则按照自左向右的方式进行书写 因为这些公式 将应用到自底向上的分析中 用箭头右边的分析代替终结符 这里 执行名词置换 我们可以得到如下已经过分析的句 子 Noun Block B is on Noun Block C and Noun Block B is clear 下面是对终结符 and 和 or 写的规则 And Conj Or Conj 应用 and 规则生成 Noun Block B is on Noun Block C Conj Noun Block B is clear 公式中的部件并非与其他的终结符直接相关 在本例中 形容词 clear empty 和 occupied 都陈述了一些对象的属性 因此 它们应该用适当的关系常量和对象常量引入谓词演算算子 但 是 在我们置换这些形容词时 可能不知道它们正在描述哪个 对象的属性 因此 对形容词 clear 规则表中应该有如下的规 则 clear Adj Clear x 表达式 clear x 解释为一个谓词演算公式 为了生成一个谓 词演算公式 该范式应该应用到一些对象常量上 这里使用 l 表达式来定义这种范式 因此对 clear 规则的一个更精确的描述 为 Clear Adj x Clear x 在这里一个短语的含义有时用另一个短语的含义来表达 例如 如果我们把该范式应用到对象常量 B 就会得到 x Clear x B Clear B 把 Clear 规则应用到我们已经部分解释的句子 得到 Noun Block B is on Noun Block C Conj Noun Block B is Adj x Clear x 对于其它的形容词 利用相同的规则 下面是关于名词短语 非终结符 的规则 首先一个名词是一个名词短语 在语法上没有任何改变 Noun s NP s 其中 f s 是一个一元原子 带有模式变量 应用这个规 则产生 NP Block B is on NP Block C Conj NP Block B is Adj x Clear x 一个名词短语也是一个跟随着名词短语的形容词 在后面 的归纳中给出 在动词短语中 本例只含有一个动词 is 它总是和一个形 容词或一个介词短语合用 当用一个形容词时 我们有规则 Is Adj x x VP x x 在这个规则中 是一个一元关系常量 表示该形容词的 相关属性 本例中没有涉及 下面说明一个名词短语和一个动词短语如何组合成为一个 句子 NP s VP x x S x x s s 其中 是任何关系常量 当应用 表达式时 的 变量 x 被约束 这个组合通过把来自动词短语的一个 表达式应用 到由名词短语给出的对象常量上面获得 经过精简后得到 NP VP x x S 应用此规则会产生 NP Block B is on NP Block C Conj NP Block B VP x Clear x NP Block B is on NP Block C Conj S Clear B Block B 下面处理介词和介词短语 On Prep xy On x y 注意 on 引入一个二元谓词 而 lambda 变量所跟踪的变 量就是要求的变量 Prep xy x y NP PP x y x y 经过简化可以得出 Prep xy x y NP PP x x 其中 是与介词相关的任何二元关系常量 然后后应用关于动词短语的规则和以上说明的其它规则 Is PP x x VP x x 可以得到 NP Block B is Prep xy On x y NP Block