一种多agen系统通信方法

一种多agen系统通信方法

1在ent系统间的通信该算法在人工智能和互联网领域的研究活动中得到了广泛使用。例如，可以自动检测问题，积极寻求其他编剧的帮助，自动处理突发事件和任务，并自发地处理突发事件和请求。对于在网上进行合作，实体应首先具备沟通能力，以便于在网上进行通信。在Agent的通信研究方面,有KQML、FIPAACL、AgentTalk等Agent通信语言问世.很多组织成功的基于KQML或ACL构建自己的多Agent系统(Multi-AgentSystem,MAS).在国内的研究大都在KQML或ACL的基础上,实现了Agent或者MobileAgent的通信模型.但是,由于KQML或ACL在设计之初就回避了不同应用领域中的本体论(Ontology)间存在的差异,从而基于它们构建的MAS系统间形成了通信障碍.例如这些Agent间的通信时很难对服务质量有所描述和要求.本文采用人工智能领域中经典模型——黑板模型结构(BlackboardArchitecture,BBA)描述异构多Agent系统之间的通信方法,并给出它们之间的通信协议和相关参数,本文提出的模型不仅可用于传统Internet上的MAS之间的通信,而且可用于对服务质量有所要求的MAS系统.2假设和通信设施2.1相关的网络模型假设2.1.1:在Internet上存在为不同目的而设计的MAS,其中MAS都可以被唯一标识.每个MAS都由一个或者多个不同的GROUP组成,其中GROUP在所属的MAS里是被唯一标识的.每个GROUP中包含至少一个Agent.其中每个Agent在所属的MAS内是被唯一标识的.假设2.1.2:MAS中Agent通信的基础为黑板模型结构.黑板模型结构是为了解决分布在不同物理环境下多个实体协作完成任务的并行和分布计算模型.该模型能够实现异构知识源的集成.黑板模型可以为Agent通信模型提供如下条件:Agent的并发控制、Agent的交互、Agent的实时控制等.图1为黑板模型结构图.假设2.1.3:MAS内有统一的通信协议、内容格式和本体论,而不同的MAS间的通信语言、内容格式和本体论可以是不同的.假设2.1.4:MAS中Agent间的通信具有不同的网络服务质量(QualityofService,QoS).假设2.1.5:在Internet环境中Agent通信是不安全的.2.2d.masenMulti-Agent通信环境包括Agent命名服务器(AgentNameServer,ANS)、登陆码头(MASDock,MD)、MAS门户Agent(MASGatewayAgent,MGA)、通信区域门户Agent(CommunicationAreaGatewayAgent,CAGA)、组门户Agent(GroupGatewayAgent,GGA)、黑板Agent(BlackboardAgent,BA)以及认证Agent(AuthenticationAgent,AA).下面给出这些Agent的详细说明:1服务器名2登录码头并单击当前码头3大门代理4黑面包资源5对权限开口3一般分析设备的通信模式3.1多agent模型MAS内对于Agent的组织不仅要满足一个智能系统需要的恰当的层次结构,还应满足Agent间的通信路由最优.人们求解问题的过程在实质上是把问题分解和细化的过程,最终可以将问题分解为一棵树.如果由多个Agent求解一个问题,树形结构的逻辑拓扑将保证求解任务的耦合度较大的Agent处于一个相对紧邻的环境之中.另外,树形的通信网络结构可以根据任务的需要进行动态的配置.因此我们构造了树形拓扑的多Agent系统(TreeTopologyMulti-AgentSystem,TTMAS).图2中TTMAS中根节点是Agent命名服务器,负责MAS全局的系统服务.MAS内拥有一个全局的Agent讨论区.图中MAS门户Agent与Agent命名服务器相连,它为不同MAS间的通信起到纽带的作用.图中树的其它节点是区域门户Agent.它实现区域间的通信路由以及消息队列的控制.图3为通信区域图.图中每个通信单元通过组门户Agent连结到通信总线上,通信单元内的Agent共享一个Agent讨论区.而整个区域也共享一个Agent讨论区,在区域门户Agent的调度下形成了一个自治的通信区域.基于上述模型构建的MAS,在求解具体任务时,Agent可根据任务需要进行任意组合.对于MobileAgent,它们可以从一个叶节点游离到另一个叶节点,实现Agent间的协同工作.而普通的Agent可以通过修改Agent注册表将其从一个通信单元配置到另一个通信单元中或者从一个通信区域配置到另一个通信区域中.该模型保证了MAS具有良好的动态调节和配置的能力.3.2时享为目的的agent通信Agent之间的通信基本上可以分为两种情况:1)以信息共享为目的的Agent通信.例如:Agent发送命令或通知.2)以请求服务为目的的Agent通信.TTMAS可以很好的满足Agent的这两类通信需求.为此我们设计了简单的报文.1标识和服务质量Agent请求/服务报文的格式如图4所示:其中:报文标识是为了防止信息包的重发攻击而设计的.行为标识是Agent通信协议的交互规则,例如注册、注销、请求、拒绝、接受、命令、通知、对话等.服务质量是在行为标识的前提下,对网络服务质量设计的参数,可分为如下几种:普通服务、恒定速率服务(ConstantBitRate,CBR)等.消息摘要参数是对有安全通信需求的Agent通信设计的.2任务1.生成过滤信号黑板中的消息格式如图5所示:其中:消息标识是Agent讨论区中消息的序列号.许可权的取值如下:r是只读权限;d是删除权限.生命周期是对于设置为只读权限的黑板中的消息,在黑板中停留的时间的限定.消息生命周期随着时间的推移按照斐泼那切数列递减,当计数减到零时由黑板Agent将该条消息删除.下面举例来说明通信协议例1:在TTMAS中,GroupA中的AgentA1要向同组中的AgentA2发送一个通知.具体的通信过程描述如下:AgentA1利用UDP协议将报文发送到GroupA中的组门户Agent,组门户Agent首先确定消息发送的目的Agent是否同一个组内.然后根据报文内的行为标识—INFORM,将报文内的消息按照要求格式直接写入到Agent共享讨论区内.黑板Agent通知AgentA2来读取讨论区中的通知.AgentA2读取讨论区中的通知.通信过程可用缩写方式标记如下:Step.1UDP[SrcAddr=AgentA1Addess,DstAddr=GatewayAgentAddress]|SrcID=AgentA1,DstID=AgentA2|ActID=INFORM|QoS=Normal|Digest=Null|InformMessageStep.2Write-to-BBA[MesgID=11|SrcID=AgentA1|DstID=AgentA2|ActID=INFORM|Permission=R|LC=10|Message]Step.3IPC[SrcAddr=BBAAddress,DstAddr=AgentA2Address]|MesgID=11Step.4Read-from-BBA[AgentA2,MesgID=11]例2:在TTMAS中,GroupA中的AgentA1向GroupB中的AgentB1请求传送一个具有恒定速率的视频流.具体的过程描述如下:AgentA1利用UDP协议将报文发送到GroupA中的组门户Agent,组门户Agent首先确定消息发送的目的Agent是否在同一个组内.由于目的AgentB1不在同一组内,组门户Agent将该请求发送到自己区域门户Agent.区域门户Agent检查注册信息确定AgentB1在本区域内的GroupB中,然后将该条请求发送到GroupBGatewayAgent.GroupB的门户Agent将这条请求写入到Agent讨论区中后,通知AgentB1来读取消息.AgentB1获取请求在数据报中得到AgentA1的地址及端口号.然后AgentB1向AgentA1发送应答包.AgentA1根据应答包的行为标识,决定是否和AgentB1建立TCP连接,一旦建立连接就进行进一步的对话.通信过程可用缩写方式标记如下:Step1.UDP[SrcAddr=AgentA1Addess,DstAddr=GroupAGatewayAgentAddress]|SrcID=AgentA1,DstID=AgentB1|ActID=REQUEST|QoS=CBR|Digest=Null|RequestMessageStep2.UDP[SrcAddr=GroupAGatewayAgentAddress,DstAddr=AreaAgentAddress]|SrcID=AgentA1,DstID=AgentB1|ActID=REQUEST|QoS=CBR|Digest=Null|DatagramStep3.UDP[SrcAddr=AreaAgentAddress,DstAddr=GroupBGatewayAgentAddress]|SrcID=AgentA1,DstID=AgentB1|ActID=REQUEST|QoS=CBR|Digest=Null|DatagramStep4.Write-to-BBA[MesgID=33|SrcID=AgentA1|DstID=AgentB1|ActID=REQUEST|Permission=D|LC=0|Datagram]Step5.IPC[SrcAddr=BBAAddress,DstAddr=AgentB1Address]|MesgID=33Step6.Read-from-BBA[AgentB1,MesgID=33]Step7.UDP[SrcAddr=AgentB1Addess,DstAddr=AgentA1Addess]|SrcID=AgentB1,DstID=AgentA1|ActID=ACCEPT|QoS=CBR|Digest=Null|AcceptMessageStep8.TCP[SrcAddr=AgentA1Addess,DstAddr=AgentB1Addess]|SrcID=AgentB1|DstID=AgentA1|ActID=START|QoS=CBR|Digest=Null|OtherMessage3.3mas的门户agent通信基于上述的TTMAS模型,我们可以方便的实现MAS系统间的Agent通信.MAS的异构性,而且对通信安全有较高的需要,另外考虑不同的MAS间的服务请求具有不同的服务质量,所以在MAS间通信的环境和通信协议中要考虑上述三方面的内容.下面给出了TTMAS间Agent通信的一般过程描述:1MAS门户Agent定期广播一个分组宣布自己的存在及其地址,同时,MAS门户Agent也接受其它MAS的门户Agent的广播信息.并将获得的不同MAS的门户Agent的信息写入到门户Agent注册表中.2当MASA中有AgentA要和MASB中的AgentB通信时.MASA中的门户Agent将从门户Agent注册表中的信息发现MASB的门户Agent的地址.3MASA的门户Agent向MASB中的门户Agent发出对话请求.MASB利用与MASA事先达成的协议或者第三方认证中心对来自MASA的对话请求进行合法性认证.4认证成功以后,MASA的门户Agent和MASB中的门户Agent就如下内容进行协商:Agent语言、通信的内容格式、实体概念、通信的安全措施及通信的服务质量.双方达成一致后MASA的门户Agent通知AgentA按照协商的条件向AgentB发起请求.上述MAS间Agent通信方法必须要有一个恰当的Agent通信协议来支持.我们就该通信方法设计了如图6所示格式的通信报文:其中:源Agent地址及目的Agent地址为Agent的通信地址及端口号.而报文标识、行为标识、服务质量、消息摘要和MAS内部的通信报文的含义相同.通信语言的三项内容,即Agent语言、语言的内容格式及实体概念是不同MAS的门户Agent协商的重要内容.对该三项内容协商的结果将最终决定MAS间的Agent是否能够通信.上述MAS间的通信方法,有如下优点:第一,为Agent的通信提供了网络服务质量控制;第二,该通信模型可以充分利用当前最有效的网络安全技术;第三,可以使得MAS系统应用到更广阔的领域中.4mas的