人工智能ch13

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1、第 13 章 Agent系统 第 13 章 Agent系统 13.1 Agent的概念 13.2 Agent的结构 13.3 Agent实例Web Agent 13.4 多Agent系统 13.5 Agent的实现工具 13.6 Agent技术的发展与应用习题十三 第 13 章 Agent系统 13.1 Agent的概念 13.1.1 什么是Agent我们知道,Agent一词的通常含义有: 代理(人)、代办、 媒介 、服务等, 而且作为“代理”在计算机领域广为使用。但在人工智 能领域现在所说的Agent则具有更加特定的含义。简单地讲, 这里的 Agent指的是一种实体, 而且是一种具有智能的实

2、体。 这种实体可 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 。Agent的这一特定含义是由MIT 的Minsky在其1986年出版的思维 的社会一书中提出的。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, 这种含义扩展了的Agent便被引入人工智 能领域, 并迅速成为研究热点。 第 13 章 Agent系统 Agent的抽象模型是具有传感器和效应

3、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的知识进行问题求解; 它还能与其他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。 (2) 反应性, 即能够感知环境, 并通过行为改变环境。 第 13 章 Agent系统 (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,即一个Agent一般不能在环境中单独存在,

4、而要与其他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。从面向对象的观点来看, Agent也就是一种高级对象, 或者说是具有智能的对象。 第 13 章 Agent系统 13.1.2 Agent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又可分为以下几种: (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 13 章 Agent系统 (2) BDI型 Ag

5、ent, 即有信念(Belief, 即知识)、愿望(Desire, 即任务)和意图(Intention,即为实现愿望而想做的事情)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。BDI Agent的典型应用是在Internet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 13 章 Agent系统 (3) 社会Agent。这是处在由多个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

6、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争夺任务承包权是竞争的典型例子。 第 13 章 Agent系统 (4) 演化Agent。这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。 第 13 章 Agent系统 (5) 人格化Agent。这是不但有思想, 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

7、究中的故事人物Agent是典型的人格化Agent。 从所承担的工作和任务性质来看, Agent又可分为信息型Agent、合作型Agent、接口型Agent、移动型Agent等。 特别地,以纯软件实现的Agent被称为软件Agent(Software Agent, SA)。软件Agent是当前Agent技术和应用研究的主要内容。 第 13 章 Agent系统 13.2 Agent的结构 由于Agent的多样性,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13-1)和一个简化Agent的结构图(见图13-2)。 第 13 章 Agent系统 图 13-1 思考型

8、Agent结构模型示意图 第 13 章 Agent系统 图 13-2 简化Agent结构模型图 第 13 章 Agent系统 13.3 Agent实例Web AgentWeb Agent是在智能Agent的概念基础上, 结合信息检索、 搜索引擎、机器学习、数据挖掘、统计等多个领域知识而产生的用于Web导航的工具。随着网络化的飞速发展, Web Agent 将是有广泛应用前景的一种小型Agent系统。 事实上, 目前已经有许多的Web Agent实验系统存在, 有些已经出现在人们日常访问的网站中。比较著名的有Web Watcher和PersonalWeb Watcher, Syskill 同样它

9、也不是一种独立的应用, 它可以为现有应用增加新的功能。 OMG将多Agent应用分为以下几种: 企业级应用,主要包括智能文档(Smart Document), 面向目标的企业规划,动态人事管理等。 交互级企业应用, 主要包括产品或者服务的市场拓展、 代理商管理、 团队管理。 过程控制包括智能大厦、工厂管理、机器人等。 第 13 章 Agent系统 个人Agents, 包括像邮件和新闻过滤、 个人日程管理、 自动秘书等。 信息管理任务包括信息检索、信息过滤、信息监视、 数据资源调节、 Agents和个人助手程序间的交互。 这些基本涵盖了目前Agent系统的应用范围, 基于此, OMG给出了一种多

10、Agent系统的参考结构(详见http: /agent.omg.org)。 第 13 章 Agent系统 13.5 Agent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)、AGENT0、PLACA(PLAnning Communicating Agent language Thomas 1993)、 KQML(Knowledge Query and Manip

11、ulation 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 13 章 Agent系统 在通用面向对象程序语言中, Java语言则是很好的候选语言。Java的面向对象、多线程、分布式、 平台无关、 可迁移、 可嵌入等特性正是构造Agent所需要的。 事实上, 现在的不少Agent都是用Java开发的。 另外, 现在已有不少软件公司(如微软)都推出了商品化的Agent软构件。这样, 在开发一个Agent系统时, 用户则不必从头编程, 而只需直接引用相应的Agent构件即可。 第 13 章 Agent系统 13.6 Agent技术的发展与应

12、用 Agent系统是一种新的智能系统, 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。 前面提到的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 章 Agent系统 Agent系统虽然是一种新的智能系统, 但它与传统的人工智能系统并不是截然分开的。 事实上, 二者在技术上是互相渗透、 相辅相成的。 一方面, 在Agent的设计中要用

13、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系统这样一种新的包装和运作模式下, 提高到一个新的水平。例如, 利用Agent技术可以建造新一代的运行在Internet上的分布式专家系统。 第 13 章 Agent系统 这样, Agent技术的应用实际有三个方面: 人工智能、计算机(网络)与信息科学、 其他业务领域。 在人工智能领域, Agent技术有着广泛应用。 许多传统人工智能技术与Agent技术相结合便相得益彰。 如专家系统、智能机器人、知识表示、知识 发现等都可以得益于A

14、gent技术。在计算机、网络与信息科学技术领域, Agent技术也有重要应用。 如网络、数据库、数据通信、软件工程、 程序设计、人机界面设计、并行工程等都 是Agent技术的用武之地。 事实上, 在软件工程和程序设计领域, 人们把Agent技术看作是面向对象技术的继续和发展, 并正在研究面向Agent的软件开发技术。从这个意义上讲, Agent技术将是人工智能与计算机及信息科学技术的交汇点。 第 13 章 Agent系统 习 题十 三 1. 什么是Agent？它有哪些特性？2. Agent可分为哪些类型？3. 简述多Agent系统的特征和研究内容。 4. 简述多Agent系统的体系结构。 5. 简述Agent的应用。 6. Agent系统与传统的智能系统, 特别是专家(知识)系统有 什么异同和关系？7. Agent与面向对象技术中的对象(object)有什么异同和关 系？