一般專(zhuān)指多智能體系統(tǒng)(MAS, Multi-AgentSystem)或多智能體技術(shù)(MAT, Multi-Agent Technology)。多智能體系統(tǒng)是分布式人工智能(DAI,DistributedArtificial Intelligence)的一個(gè)重要分支,是20世紀(jì)末至21世紀(jì)初國(guó)際上人工智能的前沿學(xué)科。研究的目的在于解決大型、復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題,而解決這類(lèi)問(wèn)題已超出了單個(gè)智能體的能力。
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說(shuō)到“多智能體”,一般專(zhuān)指多智能體系統(tǒng)(MAS, Multi-AgentSystem)或多智能體技術(shù)(MAT, Multi-Agent Technology)。多智能體系統(tǒng)是分布式人工智能(DAI,DistributedArtificial Intelligence)的一個(gè)重要分支,是20世紀(jì)末至21世紀(jì)初國(guó)際上人工智能的前沿學(xué)科。研究的目的在于解決大型、復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題,而解決這類(lèi)問(wèn)題已超出了單個(gè)智能體的能力。
2定義編輯
多智能體系統(tǒng)是多個(gè)智能體組成的集合,它的目標(biāo)是將大而復(fù)雜的系統(tǒng)建設(shè)成小的、彼此互相通信和協(xié)調(diào)的,易于管理的系統(tǒng)。
它的研究涉及智能體的知識(shí)、目標(biāo)、技能、規(guī)劃以及如何使智能體采取協(xié)調(diào)行動(dòng)解決問(wèn)題等。研究者主要研究智能體之間的交互通信、協(xié)調(diào)合作、沖突消解等方面,強(qiáng)調(diào)多個(gè)智能體之間的緊密群體合作,而非個(gè)體能力的自治和發(fā)揮,主要說(shuō)明如何分析、設(shè)計(jì)和集成多個(gè)智能體構(gòu)成相互協(xié)作的系統(tǒng)。
同時(shí),人們也意識(shí)到,人類(lèi)智能的本質(zhì)是一種社會(huì)性智能,人類(lèi)絕大部分活動(dòng)都涉及多個(gè)人構(gòu)成的社會(huì)團(tuán)體,大型復(fù)雜問(wèn)題的求解需要多個(gè)專(zhuān)業(yè)人員或組織協(xié)調(diào)完成。要對(duì)社會(huì)性的智能進(jìn)行研究,構(gòu)成社會(huì)的基本構(gòu)件物——人的對(duì)應(yīng)物——智能體理所當(dāng)然成為人工智能研究的基本對(duì)象,而社會(huì)的對(duì)應(yīng)物——多智能體系統(tǒng),也成為人工智能研究的基本對(duì)象,從而促進(jìn)了對(duì)多智能體系統(tǒng)的行為理論、體系結(jié)構(gòu)和通信語(yǔ)言的深入研究,這極大的繁榮了智能體技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)。ap; color: rgb(51,102,204); margin-left: 2px; vertical-align: baseline; cursor: pointer; padding-top: 0px; top: -0.5em">[1]
3優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)編輯
多智能體系統(tǒng)在表達(dá)實(shí)際系統(tǒng)時(shí), 通過(guò)各智能體間的通訊、合作、互解、協(xié)調(diào)、調(diào)度、管理及控制來(lái)表達(dá)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能及行為特性。
多智能體系統(tǒng)具有自主性、分布性、協(xié)調(diào)性, 并具有自組織能力、學(xué)習(xí)能力和推理能力。采用多智能體系統(tǒng)解決實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題, 具有很強(qiáng)的魯棒性和可靠性, 并具有較高的問(wèn)題求解效率。
多智能體系統(tǒng)是智能體技術(shù)應(yīng)用及研究上的一個(gè)質(zhì)的飛躍,不同行業(yè)的專(zhuān)家學(xué)者對(duì)之進(jìn)行了深入的研究并從多個(gè)角度闡述了多智能體系統(tǒng)用于解決實(shí)際問(wèn)題的優(yōu)勢(shì),歸納起來(lái),主要有以下幾點(diǎn):
(1) 在多智能體系統(tǒng)中,每個(gè)智能體具有獨(dú)立性和自主性,能夠解決給定的子問(wèn)題,自主地推理和規(guī)劃并選擇適當(dāng)?shù)牟呗?,并以特定的方式影響環(huán)境。
(2) 多智能體系統(tǒng)支持分布式應(yīng)用,所以具有良好的模塊性、易于擴(kuò)展性和設(shè)計(jì)靈活簡(jiǎn)單,克服了建設(shè)一個(gè)龐大的系統(tǒng)所造成的管理和擴(kuò)展的困難,能有效降低系統(tǒng)的總成本;
(3) 在多智能體系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中,不追求單個(gè)龐大復(fù)雜的體系,而是按面向?qū)ο?/a>的方法構(gòu)造多層次,多元化的智能體,其結(jié)果降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性,也降低了各個(gè)智能體問(wèn)題求解的復(fù)雜性;
(4) 多智能體系統(tǒng)是一個(gè)講究協(xié)調(diào)的系統(tǒng),各智能體通過(guò)互相協(xié)調(diào)去解決大規(guī)模的復(fù)雜問(wèn)題;多智能體系統(tǒng)也是一個(gè)集成系統(tǒng),它采用信息集成技術(shù),將各子系統(tǒng)的信息集成在一起,完成復(fù)雜系統(tǒng)的集成;
(5) 在多智能體系統(tǒng)中,各智能體之間互相通信,彼此協(xié)調(diào),并行地求解問(wèn)題,因此能有效地提高問(wèn)題求解的能力;
(6) 多智能體技術(shù)打破了人工智能領(lǐng)域僅僅使用一個(gè)專(zhuān)家系統(tǒng)的限制,在MAS環(huán)境在,各領(lǐng)域的不同專(zhuān)家可能協(xié)作求解某一個(gè)專(zhuān)家無(wú)法解決或無(wú)法很好解決的問(wèn)題,提高了系統(tǒng)解決問(wèn)題的能力;
(7)Apple-converted-space"> 智能體是異質(zhì)的和分布的。它們可以是不同的個(gè)人或組織,采用不同的設(shè)計(jì)方法和計(jì)算機(jī)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)而成,因而可能是完全異質(zhì)的和分布的。
4研究領(lǐng)域編輯
多智能體系統(tǒng)研究領(lǐng)域,主要包括:多智能體規(guī)劃、學(xué)習(xí)、推理、協(xié)商、交互機(jī)制等等理論,及其實(shí)際應(yīng)用。
5實(shí)現(xiàn)編輯
多智能體系統(tǒng)適合于復(fù)雜的、開(kāi)放的分布式系統(tǒng)。它們通過(guò)智能體的合作來(lái)完成任務(wù)的求解,實(shí)現(xiàn)多智能體系統(tǒng)的關(guān)鍵是多個(gè)智能體之間的通信和協(xié)調(diào)。
最具影響力的通信語(yǔ)言是在ARPA主持下研究而成的ACL(智能體CommunicationLanguage)語(yǔ)言,它由KIF(KnowledgeInterchange Format)和KQML(KnowledgeQuery and Manipulation Language)等組成。[1] [3]
6應(yīng)用領(lǐng)域編輯
(01)智能機(jī)器人
在智能機(jī)器人中,信息集成和協(xié)調(diào)是一項(xiàng)關(guān)鍵性技術(shù),它直接關(guān)系到機(jī)器人的性能和智能化程度。一個(gè)智能機(jī)器人應(yīng)包括多種信息處理子系統(tǒng),如二維或三維視覺(jué)處理、信息融合、規(guī)劃決策以及自動(dòng)駕駛等。各子系統(tǒng)是相互依賴(lài)、互為條件的,它們需要共享信息、相互協(xié)調(diào),才能有效地完成總體任務(wù),其目標(biāo)是用來(lái)結(jié)合、協(xié)調(diào)、集成智能機(jī)器人系統(tǒng)的各種關(guān)鍵技術(shù)及功能子系統(tǒng),使之成為一個(gè)整體以執(zhí)行各種自主任務(wù)。利用多智能體系統(tǒng),將每個(gè)機(jī)器人作為一個(gè)智能體,建立多智能體機(jī)器人協(xié)調(diào)系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)多個(gè)機(jī)器人的相互協(xié)調(diào)與合作,完成復(fù)雜的并行作業(yè)任務(wù)。
(02)交通控制
由于交通控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分布式特性,使其很適合于應(yīng)用多智能體技術(shù),尤其對(duì)于具有劇烈變化的交通情況(如交通事故),多智能體的分布式處理和協(xié)調(diào)技術(shù)更為適合。
(03)柔性制造
多智能體技術(shù)應(yīng)用在柔性制造領(lǐng)域,可表示制造系統(tǒng),并為解決動(dòng)態(tài)問(wèn)題的復(fù)雜性和不確定性提供新的思路。如在制造系統(tǒng)中,各加工單元可看作智能體,從而使加工過(guò)程構(gòu)成一個(gè)半自治的多智能體制造系統(tǒng),完成單元內(nèi)加工任務(wù)的監(jiān)督和控制。多智能體技術(shù)可用于制造系統(tǒng)的調(diào)度、制造過(guò)程中的分布式控制。
(04)協(xié)調(diào)專(zhuān)家系統(tǒng)
對(duì)于復(fù)雜的問(wèn)題,采用單一的專(zhuān)家系統(tǒng)往往不能滿(mǎn)足要求,需要通過(guò)多個(gè)專(zhuān)家系統(tǒng)協(xié)作,共同解決問(wèn)題。利用多智能體技術(shù),可實(shí)現(xiàn)多專(zhuān)家系統(tǒng)的協(xié)調(diào)求解。
(05)分布式預(yù)測(cè)、監(jiān)控及診斷
智能體具有意圖的性質(zhì),利用多智能體的聯(lián)合意圖機(jī)制可實(shí)現(xiàn)聯(lián)合行動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)分布式預(yù)測(cè)與監(jiān)控。
(06)分布式智能決策
采用智能體技術(shù)將多個(gè)專(zhuān)家系統(tǒng)的決策方法有機(jī)地協(xié)調(diào)起來(lái),可建立基于多智能體協(xié)調(diào)的環(huán)境決策支持系統(tǒng)。智能體采用基于規(guī)則的描述方法,可實(shí)現(xiàn)環(huán)境管理的分布式智能決策。
(07)軟件開(kāi)發(fā)
利用計(jì)算機(jī)來(lái)開(kāi)發(fā)多智能體系統(tǒng),稱(chēng)為軟件智能體。軟件工程的研究從模型角度考察智能體,認(rèn)為面向智能體的軟件開(kāi)發(fā)方法是為更確切地描述復(fù)雜并發(fā)系統(tǒng)的行為而采用的一種抽象的描述形式,是觀(guān)察客觀(guān)世界和解決問(wèn)題的一種方法。
(08)虛擬現(xiàn)實(shí)
采用虛擬智能體技術(shù)建立了電子市場(chǎng)的模擬系統(tǒng)(MA GMA),可實(shí)現(xiàn)電子市場(chǎng)中的貨物儲(chǔ)藏和買(mǎi)賣(mài)機(jī)制以及銀行信貸和金融管理機(jī)制,并設(shè)計(jì)買(mǎi)和賣(mài)智能體,提出兩類(lèi)智能體間的直接交互和代理交互算法,并采用異質(zhì)智能體技術(shù)將模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)為開(kāi)放式結(jié)構(gòu)。
(09)操作系統(tǒng)
利用擬人化的具有自學(xué)習(xí)能力的人機(jī)智能體(IPA I)技術(shù)設(shè)計(jì)VAX VM S操作系統(tǒng),利用智能體所具有的特性可實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)的自適應(yīng)功能。智能體IPA I可通過(guò)接受用戶(hù)的反饋使操作系統(tǒng)適應(yīng)用戶(hù)的興趣和習(xí)慣,通過(guò)識(shí)別正確與錯(cuò)誤的命令及與其它智能體進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的學(xué)習(xí),從而使操作系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境下實(shí)現(xiàn)與用戶(hù)的交互。
(10)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化與智能化
利用多智能體一致性的組織、表示、通信等特點(diǎn),通過(guò)定義不同類(lèi)別的智能體,可構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的不同智能成員(包括網(wǎng)絡(luò)單元智能體、管理對(duì)象智能體和操作系統(tǒng)智能體),實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理。
2)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同化
智能體技術(shù)具有在Internet上的協(xié)調(diào)功能,通過(guò)采用U nix命令實(shí)現(xiàn)用戶(hù)在Internet上廣泛的協(xié)調(diào)。將智能體技術(shù)與Internet技術(shù)相結(jié)合,建立基于客戶(hù)服務(wù)器的智能體結(jié)構(gòu),可實(shí)現(xiàn)用WWW開(kāi)發(fā)計(jì)算機(jī)支持的協(xié)同工作(CSCW),建立一個(gè)以WWW為基礎(chǔ)、以一組協(xié)同工作的智能體為核心的應(yīng)用環(huán)境(CAW),達(dá)到在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下更好地支持用戶(hù)之間的協(xié)同工作。
3)網(wǎng)絡(luò)信息處理
軟件智能體是指活動(dòng)于軟件環(huán)境中的智能體,它通過(guò)下達(dá)命令和分析環(huán)境反饋同環(huán)境進(jìn)行交互。利用軟件智能體技術(shù),可對(duì)Internet這一規(guī)模龐大、極度異質(zhì)、高度動(dòng)態(tài)的軟件環(huán)境實(shí)現(xiàn)信息的收集、檢索、分析、綜合,從而實(shí)現(xiàn)高度智能行為的信息處理手段。
(11)分式布計(jì)算
用多智能體技術(shù)建立分布式計(jì)算環(huán)境的基本目標(biāo)是建立各種客戶(hù)服務(wù)器應(yīng)用,其核心是基于智能體的服務(wù)請(qǐng)求代理機(jī)制,它分為兩部分:1)客戶(hù)環(huán)境:由客戶(hù)應(yīng)用和服務(wù)請(qǐng)求智能體組成;2)服務(wù)環(huán)境:由一組服務(wù)智能體組成。
(12)產(chǎn)品設(shè)計(jì)
目前,利用智能體技術(shù)來(lái)構(gòu)造設(shè)計(jì)系統(tǒng)已成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。設(shè)計(jì)問(wèn)題涉及到多目標(biāo)的約束求解和設(shè)計(jì)過(guò)程的協(xié)調(diào)。以超大規(guī)模集成電路(VLSI)的設(shè)計(jì)為例,它需要有關(guān)電路、邏輯門(mén)、寄存器、指令集、結(jié)構(gòu)以及裝配技術(shù)等方面的知識(shí)。為了降低VL S I設(shè)計(jì)的耗費(fèi),提高設(shè)計(jì)的速度,利用多智能體系統(tǒng)的并行處理技術(shù)將不同的任務(wù)分解,分別分布在不同的智能體上。
(13)商業(yè)管理
目前,物資流通管理中存在以下幾方面問(wèn)題:缺少公共的通訊結(jié)構(gòu);缺少集中管理機(jī)制;協(xié)調(diào)成本過(guò)高。利用移動(dòng)智能體(MA)可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的物資購(gòu)買(mǎi)與出售之間的管理。
(14)網(wǎng)絡(luò)化的辦公自動(dòng)化
人可作為一類(lèi)智能體存在于多智能體系統(tǒng)中。采用多智能體技術(shù)可實(shí)現(xiàn)辦公自動(dòng)化系統(tǒng)的人機(jī)一體化,系統(tǒng)中各個(gè)智能體分別實(shí)現(xiàn)信息的采集、存儲(chǔ)、交換、加工和決策。
(15)網(wǎng)絡(luò)化計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)及醫(yī)療
采用人機(jī)智能體技術(shù)可建立一個(gè)放射治療培訓(xùn)系統(tǒng)(RA TA PLAN),開(kāi)發(fā)用于人機(jī)交互的窗口,實(shí)現(xiàn)了人機(jī)對(duì)話(huà)。每個(gè)用戶(hù)都有各自的人機(jī)智能體,各智能體通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)通訊。
可把智能體技術(shù)應(yīng)用于智能教學(xué)系統(tǒng)開(kāi)發(fā),如:遠(yuǎn)程教學(xué)和健康信息系統(tǒng)。
可以預(yù)見(jiàn),在網(wǎng)上智能學(xué)校和網(wǎng)上智能醫(yī)院的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)中,多智能體技術(shù)將發(fā)揮潛在的不可估量的作用。
(16)控制
利用MAS技術(shù)可建立一個(gè)多智能體控制系統(tǒng)框架,包括三層:最底層為控制層,具有實(shí)時(shí)控制能力;中間層為管理層;最上層為多智能體協(xié)調(diào)與通訊層。該框架可解決航行器機(jī)翼的伺服控制問(wèn)題,框架內(nèi)每個(gè)智能體負(fù)責(zé)各自的控制任務(wù)。例如:采用多智能體技術(shù);建立混雜控制系統(tǒng)、板材自適應(yīng)控制模型等。[4]
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- 參考資料
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1. Michael Wooldridge《多Agent系統(tǒng)引論》.北京:電子工業(yè)出版社,2003. .
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2. Singh M P.《Multi-Agent System: A Theoretical Framework for Intentions, Know-how, and Communications》. Berlin: Springer-Verlag KG, 1994.
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