第12章 Agent 技术

1、第第12章章 gent 技技 术术 第第12章章 agent 技技 术术 12.1 什么是什么是agent 12.2 agent的类型的类型 12.3 agent的结构的结构 12.4 多多agent系统系统 12.5 agent的实现工具的实现工具 12.6 agent技术的发展与应用技术的发展与应用 12.7 智能机器人简介智能机器人简介 第第12章章 gent 技技 术术 12.1 什么是什么是agent agent一词的主要意思是“代理（人）”，但我们 这里的agent还具有更多的含义。简单来说，agent是 一种实体，而且是一种具有智能的实体。这种实体可 以是智能软件、智能设备、智能

2、机器人或智能计算机 系统等等，甚至也可以是人。国内人工智能文献中对 agent的翻译或称呼有智能体、主体、智能agent等， 现在则逐渐趋向于不翻译而直接使用agent。 第第12章章 gent 技技 术术 agent的抽象模型是具有传感器和效应器，处于某 一环境中的实体。它通过传感器感知环境；通过效应 器作用于环境；它能运用自己所拥有知识进行问题求 解；它还能与其它agent进行信息交流并协同工作。因 此，agent应具有如下基本特性： (1)自主性 亦称自治性，即能够在没有人或别的agent的干预 下，主动地自发地控制自身的行为和内部状态，并且 还有自己的目标或意图。 第第12章章 gen

3、t 技技 术术 (2)反应性 即能够感知环境，并通过行为改变环境。 (3)适应性即 能根据目标、环境等的要求和制约作出行动计划， 并根据环境的变化，修改自己的目标和计划。 (4)社会性， 一个agent一般不能在环境中单独存在，而要与其 它agent在同一环境中协同工作。而协作就要协商，要 协商就要进行信息交流，信息交流的方式是相互通信。 第第12章章 gent 技技 术术 agent的概念由minsky在其1986年出版的思维的 社会一书中提出。minsky认为社会中的某些个体经 过协商之后可求得问题的解，这些个体就是agent。他 还认为agent应具有社会交互性和智能性。从此， agen

4、t的概念便被引入人工智能和计算机领域，并迅速 成为研究热点。 第第12章章 gent 技技 术术 12.2 agent的类型的类型 从agent理论模型角度来看，agent可分为反应型、 思考型（或认知型）和两者复合型。从特性来看， agent可分为以下几种类型： (1)反应式agent。 这种agent能够对环境主动进行监视，并能做出必 要的反应。反应式agent最典型的应用是机器人，特别 是brookes类型的机器昆虫。 第第12章章 gent 技技 术术 (2) bdi型agent。 即有信念（belief，即知识）、愿望（desire，即 任务）和意图（intention，即为实现愿望

5、而想做的事情） 的agent。它也被称为理性agent。这是目前关于agent 的研究中最典型的智能型agent，或自治agent。bdia gent的典型应用是在internet网上为主人收集信息的软 件agent。比较高级的智能机器人也是bdi agent。 第第12章章 gent 技技 术术 (3) 社会agent是 处在由多个agent构成的一个agent社会中的agent。 各agent有时有共同的利益（共同完成一项任务），有 时利益互相矛盾（争夺一项任务）。因此，这类agent 的功能包括协作和竞争。办公自动化agent是协作的典 型例子，多个运输（或电信）公司agent争夺任务承

6、包 权是竞争的典型例子。 第第12章章 gent 技技 术术 (4) 演化agent是 具有学习和提高自己能力的agent。单个agent可以 在同环境的交互中总结经验教训，提高自己的能力。 但更多的学习是在多agent系统，即社会agent之间进 行的。模拟生物社会（如蜜蜂和蚂蚁）的多agent系统 是演化agent的典型例子。 (5)人格化agent是 不但有思想，而且有情感的agent。这类agent研究 得比较少，但是有发展前景。在故事理解研究中的故 事人物agent是典型的人格化agent。 第第12章章 gent 技技 术术 12.3 agent的结构的结构 由于agent的多样性

7、，很难给出一个统一的结构模 型。下面仅给出思考型agent的一个简单结构模型（见 图121）。 第第12章章 gent 技技 术术 图121 思考型agent结构模型示意图 其它 agent 通信 内部状态规 化决 策 目 标agent 知 识 库 传 感 器 效 应 器 环 境 第第12章章 gent 技技 术术 12.4 多多agent系统系统 从agent的特性可以看出，agent的一个显著特点 就是它的社会性。所以，agent的应用主要是以多个 agent协作的形式出现。因而多agent系统（简称mas） 就成为agent技术的一个重点研究课题。另一方面， mas又与分布式系统密切相关

8、，所以，mas也是分布 式人工智能（dai）的基本内容之一。 第第12章章 gent 技技 术术 1.多agent系统的特征 多agent系统是一个松散耦合的agent网络，这些 agent通过交互、协作进行问题求解（所解问题一般是单 个agent能力或知识所不及的）。其中的每一个agent都是 自主的，它们可以由不同的设计方法和语言开发而成的， 因而可能是完全异质的。多agent系统具有如下特征： (1)每个agent拥有解决问题的不完全的信息或能力； (2)没有系统全局控制； (3)数据是分散的； (4)计算是异步的。 第第12章章 gent 技技 术术 2. 多agent系统的研究内容

9、多agent系统的理论研究是以单agent理论研究为基 础的，所以，除单agent理论研究所涉及的内容外，多 agent系统的理论研究还包括一些和多agent系统有关 的基本规范，主要有以下几点： (1)多agent系统的定义； (2)多agent系统中agent心智状态包括与交互有关 的心智状态的选择与描述； (3)多agent系统的特性以及这些特性之间的关系； (4)在形式上应如何描述这些特性及其关系； (5)如何描述多agent系统中agent之间的交互和推理。 第第12章章 gent 技技 术术 3.多agent系统的体系结构 多agent系统的体系结构可以是以下几种： (1)agen

10、t网络 agent之间都是直接通信的。对这种结构的agent 系统，通信和状态知识都是固定的，每个agent必须知 道消息应该在什么时候发送到什么地方，系统中有哪 些agent是可以合作的，都具备什么样的能力等。 第第12章章 gent 技技 术术 (2)agent联盟 结构不同于agent网络，其工作方式是：若干相距 较近的agent通过一个叫做协助者的agent来进行交互， 而远程agent之间的交互和消息发送是由各局部agent 群体的协助者agent协作完成的。 (3)黑板结构 和联盟系统有相似之处，不同的地方在于黑板结 构中的局部agent把信息存放在可存取的黑板上，实现 局部数据共

11、享。 第第12章章 gent 技技 术术 12.5 agent的实现工具的实现工具 agent的实现（即编程）工具可分为两类：一类是 专用的面向agent的程序语言，另一类则是现有的通用 面向对象程序语言（或其扩充）。已知的专用agent编 程语言有agent描述语言adl、agent处理控制语言 pcl和agent通信语言sacl（中科院计算所开发史 忠植，1998年）、agent0、placa 第第12章章 gent 技技 术术 （planning communicating agentlanguage thomas1993）、kqml（knowledge queryand manipul

12、ation language，国际上比较流行的agent通信 语言，美国arpa的知识共享计划的一部分）等。 第第12章章 gent 技技 术术 12.6 agent技术的发展与应用技术的发展与应用 agent技术是一种新的智能技术，关于它的研究方 兴未艾。目前的热点课题主要是agent的理论模型、多 agent系统及其开发应用。agent的理论模型的研究主 要有逻辑方法和经济学方法两种。上面提到的bdi型 agent就是基于逻辑方法而提出的一种agent模型，被 称为理性agent。多agent系统的主要课题是其问题求 解机制，包括组织形式、协商协调机制、学习机制等 有关的理论和方法学。 第

13、第12章章 gent 技技 术术 agent技术虽然是一种新的智能技术，但它与传统 的人工智能技术并不是截然分开的。事实上，agent技 术与传统的人工智能技术是互相渗透、相辅相成的。 一方面，在agent的设计中要用到许多传统的人工 智能技术，如模式识别、机器学习、知识表示、机器 推理、自然语言理解等； 另一方面，有了agent概念以后，传统的人工智能 技术又可在agent技术的支持下，提高到一个新的水平。 第第12章章 gent 技技 术术 12.7 智能机器人简介智能机器人简介 1.智能机器人的概念 一般将机器人的发展分为3个阶段。第一阶段的机 器人只有“手”，以固定程序工作，不具有外界

14、信息 的反馈能力；第二阶段的机器人具有对外界信息的反 馈能力，即有了感觉，如力觉、触觉、视觉等；第三 阶段，即所谓“智能机器人”阶段，这一阶段的机器 人已经具有了自主性，有自行学习、推理、决策、规 划等能力。这也正符合agent的条件，所以，现在把智 能机器人也作为一种agent。 第第12章章 gent 技技 术术 2. 机器人感知 机器人的感知包括对外界和对自身的感知。感知 机能是靠传感器来实现的。因而，机器人传感器可分 为内部传感器和外部传感器两大类。内部传感器用来 感知机器人的内部状态信息，包括关节位置、速度、 加速度、姿态和方位等。 第第12章章 gent 技技 术术 3. 机器人规

15、划 机器人规划也称机器人问题求解。感知能力使机 器人能够感知对象和环境，但要解决问题，即产生适 应对象和环境的动作，还要依靠规划功能。规划就是 拟定行动步骤。实际上它就是一种问题求解技术，即 从某个特定问题的初始状态出发，寻找或构造一系列 操作（也称算子）步骤，达到解决问题的目标状态。 第第12章章 gent 技技 术术 4. 机器人控制 机器人控制即运动控制，包括位置控制和力控制。 位置控制就是对于路径规划给出的运动轨迹（即路 径），控制机器人的肢体（如机械手）产生相应的动 作。力控制则是对机器人的肢体所发出的作用力（如 机械手的握力和推力）大小的控制。运动控制涉及机 器人的运动学和动力学特性，所以，运动控制研究需 要许多运动学和动力学知识。 第第12