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1、基于多代理的分布式软件整合系统研究 摘 要 智能代理技术正被越来越多地应用到分布式软件系统之中 基于多代理系统架构的分布式软件系统除拥有一般分布式对象系统架构的特性外 还具有软件智能代理的各种优点 这使其不仅可以有效地实现对复杂软件系统的整合 而且可以显著提高大型软件整合系统的效能因此对其系统模型的研究具有重要的实践意义 本研究从智能软件代理技术的基本理论出发 讨论移动代理的编程实现机制提出了一种基于多代理架构的分布式软件整合系统模型为了探讨该模型的可行性 并深入分析基于该模型系统的效能优势如能实现离线式运作能显著降低网络负载具有优秀的复杂任务处理和容错能力等 本文开发了一个基于多代理的分布式
2、排课软件系统CSSMA以进行系统实例研究 CSSMA系统的开发以基于多代理架构的分布式软件整合系统模型为框架 以教学机构原有的排课系统信息架构为基础 通过编程具体实现系统各代理的功能数据库调用及多代理间通信协同从而完成排课老师与各授课老师间的沟通协调达成合理排出课程表的目标同时本文构建了系统执行平台对CSSMA系统进行了实际运行实验并通过对运行结果中的系统执行时间与代理间通信量的分析 验证了基于多代理的分布式软件整合系统模型框架的可行性与效能优势 关键字代理技术多代理架构分布式软件整合系统排课系统 RESEARCH OF DISTRIBUTED SOFTWARE INTEGRATION SYS
3、TEM BASED ON MULTI-AGENT ABSTRACT At present, agent technology has been used more widely in the distributed software system. On the basis of multi-agent system architecture, the software system has the same characteristics with the architecture of the general distributed object system and advantages
4、 of the software intelligent agent, which can make the complicated software system effectively integrated and also improve the performance of the large-scale integrated software system. All these are important in the research for framework of the system. From the basic theory of the intelligent soft
5、ware agent technology, we discuss the programming mechanism so as to implement it and put forward a software framework for multi-agent distributed software integration systems in this paper. We developed a distributed class scheduling system, based on multi-agent and so called CSSMA, as an instance
6、to help us research for its feasibility and analyze its advantages in performance, such as off-line operation, remarkably reducing network load, the outstanding tolerance and capacity to deal with complicated tasks. On the basis of primary class scheduling structure, which is used by education insti
7、tution, the development of the CSSMA system uses a software framework for multi-agent distributed software integration systems. We programmed to implement the function of the system agents, to operate on the databases and to cooperate with communication among multi-agent so that the class can be sch
8、eduled in accordance with the teachers plan. In this way, we can arrange the class scheduling reasonably. Meanwhile, we established the operation platform to test the CSSMA system and analyzed the executing time and traffic among the agents, getting these data from the executing outcome. The softwar
9、e framework for multi-agent distributed software integration systems has been fairly proved more feasible, applicable and has improved performance. K E Y W O R D S : Agent Technology, Multi-agent System Architecture, Distributed Software Integration Systems, Class Scheduling System 1 上海交通大学 学位论文原创性声
10、明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：金响红 日期： 2004年 1 月 10 日 2 附件五 上海交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库
11、进行检索， 可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密，在 年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密。 （请在以上方框内打“”） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 金响红 项 明 日期： 2 0 0 4 年 0 1 月 1 0 日 日期：2 0 0 4 年 0 1 月 1 3 日 3第一章 绪 论 1 1 课题知识背景 1 1 1 智能代理I n t e l l i g e n t A g e n t 概述 假定我们要到世界各地自助旅游 希望能在个人喜好与时间及预算的限制下安排最佳的行程我们可以请熟悉的旅行社协助也可以自行到各个旅游有关网站搜寻整理但总觉得费事如果有
12、一个完全了解我们喜好并熟悉旅游事务的助手能依照时间与预算的限制到各航空公司旅馆租车公司博物馆等等安排时程订好机票与住宿我们旅行的准备当可轻松许多这样的助手我们通常请不起但是计算机软件如果也能有这样的能力它的价格应该要便宜得多 显然这种能代替人们执行复杂任务的软件是非常吸引人的具有类似上述功能的软件程序通常被称为智能代理程序事实上为智能代理给出一个准确恰当的定义是十分困难的一般地一个代理应该具有以下性质 自主性(Autonomy)智能代理具有根据其意图愿望信念或习性在没有外加控制的情况下自行决策采取自主行为的性能称为自主性 主动性(Activity)智能代理具有根据内部状态和外部环境产生面向预定
13、目标的主动行为的性能称为主动性或预见性 反应性(Reactivity) 智能代理具有接受外部输入刺激 感知周围环境变化作为代理 接受委托 遵循承诺 产生输出反应动作和行为的性能称为 反应性 社会性(Sociality)智能代理之间可以相互通信分工合作协同解题组成多代理的社会或群体具有社会性或群体性多代理程序间具有可协调性( Cooperation ) 从软件的角度本文对智能代理给出一个如下的定义: Agent是能为用户执行特定的任务具有一定程度的智能以允许自主执行部分任务并以一种合适的方式与环境相互作用的软件程序 智能代理的分类方法有很多种从代理的体系结构的角度来区分现有的代4理可以把代理分为
14、三大类: 思考型代理反应型代理和混合型代理 另外如果按照软件代理机动性(Mobility)来分类则软件代理分为两种静态代理(Static Agent)及移动代理(Mobile Agent) 单纯的驻留型静态代理只能在当初其开始执行的系统里执行 不能移往其它系统执行若需要其它系统的信息或想与其它系统的代理沟通则必须仰赖传统的沟通技术如Remote Pocedure Calling (RPC) 移动代理则不会局限于当初开始执行的系统里 它可以将自己移转至其它的服务器上或者网络上其它系统来执行任务取得其它系统所需要的信息或和其它系统的代理进行沟通具有很高的自主性 依代理的机动性(mobility)的
15、分类而言在目前企业皆是分布式信息系统与网际网络盛行的今日显然只单纯使用驻留型代理的商业用途并不大故而运用移动代理技术于企业的分布式组织与信息系统较能契合企业本身的需求 1 1 2 多代理M u t l i - A g e n t 系统 多代理系统(MAS )由一组独立的但又协同合作的代理构成的 代理是其基本的组成单元又是独立运行的实体在多代理系统中各代理相互协商和协作以完成某一共同任务其中每个代理可以根据负载变化和其他代理的情况来协调自身的行为对实现目标和资源的使用作合理的安排和调整以避免冲突 多代理系统协作求解问题的能力超过单个代理 这是多代理系统产生的最直接的原因与单个代理相比多代理系统有
16、如下特点每个成员代理仅拥有不完全的信息和问题求解能力因而其观点是有限的不存在全局控制数据是分散或分布的计算过程是异步并发或并行的用多代理系统进行问题求解的基础是集成在系统中的代理间的通信与协作机制 就现今分布式信息系统与软件技术的发展趋势而言 多代理通过相应通信机制进行代理间协同合作 实现对复杂系统的复杂任务解决能力才是具有现实意义的 1 2 课题的提出 分布式系统主要研究在逻辑上或物理上分散的智能节点如何协调其智能行5为即协调它们的知识技能和规划求解单目标或多目标问题为设计和建立大型复杂的智能系统提供有效途径 随着计算机网络通信和分布式计算技术的迅速发展加之实践上对于动态复杂环境条件下开放自治智能系统的需要多代理系统已经成了分布式系统领域的一个重要研究内容正被越来越多地应用到分布式软件系统之中 事实上基于多代理的分布式系统不但具有与传统分布式系统相同的特性还具有智能代理本身的优点比如由于代
