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第7章智能主体技术敖志刚编制第7章新的知识处理方式：智能主体技术第7章智能主体技术敖志刚编制第7章新的知识处理方式：智能主体技术第7章智能主体技术第7章智能主体技术•7．1智能主体的基本知识•7．1．1概念、分类与特点•7．1．2智能主体的研究学派和编程语言•7．1．3智能主体的基本结构•7．1．4智能主体的工作机制•7．1．5智能主体技术的应用•7．2多智能主体系统•7．2．1多智能主体系统的基本概念•7．2．2多智能主体系统的体系结构•7．2.3多智能主体的智能协同第7章智能主体技术第7章智能主体技术•7．3移动智能主体•7．3．1移动智能主体的基本概念•7．3．2移动智能主体的基本结构•7．3．3移动智能主体的技术实现•7．3．4移动智能主体的标准化情况第7章智能主体技术7．1智能主体的基本知识1．智能主体的基本概念智能主体的英文为agent，也可译成主体、代理、智体等。广义的Agent是指任何独立的能够思想并可以同环境交互的实体，包括人类、物理世界中的移动机器人和信息世界中的软件机器人。狭义的Agent则专指信息世界中的软件实体。Agent是具有技能的个体，是有自主的程序。7.1.1概念、分类与特点第7章智能主体技术1．智能主体的基本概念•agent是指在一定环境下自主运行，包含信念、承诺、义务、意图等精神状态的智能硬件实体或软件实体。•agent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，甚至也可以是人。第7章智能主体技术agent软件的主要作用是提供一种易于理解和使用的操作界面，接受用户的指令、代替用户完成某些复杂繁琐的工作或为用户提供帮助，实现从“人找信息”到“信息找人”。agent的内部状态是心智状态，如知识、信念、能力、承诺、目标等。agent之间的消息传递是基于语言动作的通信原语，如通知、请求、承诺、拒绝等。1．智能主体的基本概念第7章智能主体技术⑴agent系统可分为单agent系统和多agent系统，智能agent（IA，IntelligentAgent）和软件agent。⑵单agent系统中agent可分为本地agent和网络agent；多agent系统中agent可分为基于分布式AI的agent与移动agent。2．智能主体的分类第7章智能主体技术⑶按照功能划分，agent可分为信息agent、用户接口agent、任务agent、IA、软件agent。按照属性划分，agent可分为反应agent、审慎agent、合作agent、混合agent。⑷按照行为方式划分，agent可分为自主agent、多重agent、助手agent。⑸按照是否可移动划分，agent可分为静态agent、MA。2．智能主体的分类第7章智能主体技术①代理性。agent能代表他人。②自治性。IA应该是一个独立自主的计算实体。③主动性。agent能遵循承诺采取主动行动。④反应性。agent能感知所处的环境。⑤社会性。它们可以跟所agent的用户、资源以及其他agent进行通信交流。⑥智能性。agent具有一定层次上的智能。3．智能主体的特点第7章智能主体技术社交性、可移动性、代理性、主动性、理智性、推理性、不可预知性、时间连续性、个性化、透明性、协调性、协作性、诚实性、顺从性、竞争性、坚固性、可信赖性等。4．智能主体的属性第7章智能主体技术7．1．2智能主体的研究学派和编程语言•1．Agent的研究学派•⑴Agent学派：其主要关注的问题是如何解决那些可以天然地对应到多自治Agent交互的分布式问题。•⑵用户接口学派：主要关注的问题是将Agent应用于用户接口设计。采用主动行为，并采取更为协作性的辅助行为的应用来协助完成用户的任务。如Office助手。•⑶MA学派：主要关注于MA，也就是说，编写那种能执行移动指令的代码，能在网络中移动程序本身和它的状态。•⑷机器人研究学派：把注意力集中在自治性的、能进行决策的机器人系统上。第7章智能主体技术（1）agent编程语言①工具命令语言（TCL，ToolCommandLanguage）。一种脚本语言，TCL用来进行快速原型开发和图形用户界面的开发。Safe-TCL是运行agent的扩展。②因特网agent过程语言，专用来建造能在因特网上运行的多agent系统。3．支持agent概念的重要编程语言第7章智能主体技术1）典型agent通信语言有KQML。2）知识询问和操纵语言（KQML，KnowledgeQueryandManipulationLanguage）是一种用于交换信息和知识的语言和协议。主要行为原语有：①基本操作原语；②基于知识数据库的操作原语；③基本响应原语；④基本查询原语；⑤能力宣告原语；⑥网络操作原语；⑦协调操作原语。（2）agent通信语言（ACL，AgentCommunicationLanguage）第7章智能主体技术agent内容语言包括知识交换格式（KIF，KnowledgeInterchangeFormat）、SGML、XML。（3）agent内容语言第7章智能主体技术3．开发语言•目前适合于Agent系统开发的语言主要包括：•①面向Agent的编程语言，典型例子有Agent0、Placa、GOLOG、AOPLID；•②面向对象语言，典型例子有Java、C++、Smalltalk；•③Script语言，典型例子有TCL/TK、Safe-TCL、Safe-Tk、Telescript、Python、Obliq、April、Schema-48；•④其他语言；典型例子有Actors、RTA/ABLE。第7章智能主体技术7．1．3智能主体的基本结构感知模块处理模块控制模块执行模块方法集通信模块其他AgentAgent图7-1智能主体基本结构模型第7章智能主体技术该体系结构的特点是agent中包含了世界显式表示的、符号的模型，并且其决策是通过逻辑推理、规划、协商、模式匹配和符号操作得出的。agent的心智状态为agent如何行动提供了一种解释，心智状态的主要因素有认知（信念、学习、知识等）、情感（愿望、偏好、兴趣等）、意向（目标、意图、规划、承诺等）。1.思考型体系结构作用决策信息融合规划执行器感知器环境知识库目标状态图7-2思考型智能主体结构Agent第7章智能主体技术反应式agent采用的是一种刺激/响应的活动模型，其特点是agent中包含了感知内外部状态变化的感知器。它的基本思想是：当agent的内部和外部环境符合某种预先设定的条件时，它就作出相应的行为。2.反应式体系结构条件——作用规则作用决策世界现状执行器环境传感器Agent图7-3反应型智能主体结构第7章智能主体技术3.跟踪型Agent•跟踪型Agent是一种具有内部状态的反应型Agent，其结构图如图7-4所示。该结构表示了现有的感知信息如何与原有的内部状态相结合以产生现有状态的更新描述。通过找到一个条件与现有环境匹配的规则进行工作，然后执行与规则相关的作用。Agent作用决策世界现状执行器传感器环境条件——作用规则图7-4跟踪型智能主体结构Agent影响世界信息世界发展Agent信息原有内部状态第7章智能主体技术4.基于目标的Agent•基于目标的Agent在实现目标方面比反应型Agent更灵活，只要指定新的目标，就能够产生新的作用。图7-5表示了基于目标的Agent结构。作用决策作用对世界的影响执行器传感器环境目标Agent图7-5基于目标的智能主体结构Agent影响世界信息世界发展Agent信息原有内部状态世界现状第7章智能主体技术5.基于效果的Agent•效果是一种把状态映射到实数的函数，该函数描述了相关的满意程度。第一，当Agent只有一些目标可以实现时，效果函数指定合适的目标。第二，当Agent存在多个目标而不知哪一个一定能够实现时，效果(函数)提供了一种根据目标的重要性来估计成功可能性的方法。图7-6给出一个完整的基于效果的Agent结构。图7-6基于效果的智能主体结构Agent作用决策执行器传感器环境世界现状作用对世界的影响满意程度效果Agent影响世界信息世界发展Agent信息原有内部状态第7章智能主体技术6.混合型Agent•混合型Agent就是在一个Agent内组合多种相对独立和并行执行的智能形态，其结构包括感知、动作、反应、建模、规划、通信和决策等模块，如图7-7所示。Agent预测请求/答应信息协作与协商动作紧急和简单情况一般情况图7-7混合型智能主体结构其他Agent环境建模决策生成通信规划执行器感知器反射第7章智能主体技术7．1．4智能主体的工作机制•Agent的工作机制可用图7-8来进行描述。当一个Agent启动时，Agent资源管理器为它创建必要的引擎和适配器连接。如果Agent所需的一些适配器和引擎是由其它独立系统运行的，Agent资源管理器要确认它们都已经启动了。检测到事件适配器传感器启动Agent资源管理器效应器反馈完成功能引擎(包括推理和执行)启动图7-8智能主体的工作机制第7章智能主体技术7．1．5智能主体技术的应用•1．Agent在网络上的应用•⑴智能搜索Agent•①网络信息收集的智能化。•②网络信息处理的智能化。•③网络信息检索的智能化。•④网络信息检索服务的个性化。•⑵网络管理•⑶网上远程教育•⑷网上协同工作•⑸远程故障诊断和维护第7章智能主体技术2．Agent技术在数字图书馆的应用•⑴利用Agent技术能保证数字图书馆的网络信息资源建设。利用Agent技术的智能搜索引擎对因特网信息进行搜索、分析、过滤、优先分级和整合的方法，形成有自己特色的数字资源•⑵可以对数字图书馆的信息数据库进行Agent。Agent能够连续监控信息数据库表的剩余空间并与预定义的IKK值比较。•⑶利用Agent技术可以查找到自己所需的信息。用户可以更方便地利用Agent技术检索馆藏特色资源，同时也可以把检索结果补充到数字图书馆中，成为馆藏信息资源的一部分。•⑷数字图书馆利用Agent技术为用户提供主动的、个性化信息服务。第7章智能主体技术3．信息服务•⑴解惑，为用户解答与网络信息资源有关的问题。•⑵过滤，根据用户的要求，从网上大量的信息中筛选出符合条件的信息，并以不同级别（全文、详细摘要、简单摘要、标题等）呈现给用户。•⑶整理，有效地帮助用户把已经下载的信息分门别类地组织起来。•⑷发现，从大量的公共原始数据中筛选和提炼出有价值的信息，向用户发布。第7章智能主体技术4．娱乐与电子商务•在网络娱乐系统中引入Agent，可增强娱乐效果。•⑴个性化的节目点播服务。•⑵游戏和虚拟现实中更加人性化的机器角色的设计，如决策的智能化（战争或经济活动）、动作的人性化（体育比赛）和自然语言对话等。•⑶网络社交场合(如聊天室)中用来招徕用户，或以假乱真的机器对话角色的设计等。•Agent可以帮助用户获取大量有用信息。它可通过Agent收集需求信息，帮助企业进行产品开发决策。还可以通过Agent找到合适的材料供应商与合适的产品买主，以求降低成本、提高效率。采用Agent系统后，可以帮助客户去网上查找所需的商品。第7章智能主体技术5．Agent应用存在的问题•⑴如何用Agent作为人的Agent•必须解决以下两个问题：①能力问题：Agent如何获得必要的知识，从而决定在何时、以什么方式帮助用户。②信任问题：如何使用户信任Agent采取的自主行为。传统方法是：第一，由用户编程，定义Agent的思维和规则；第二，基于知识库，利用知识库专家系统，采用机器学习技术。•⑵安全机制问题•保证系统不受恶意Agent的攻击，保护合法Agent不受宿主系统的非法侵害，保护合法Agent不受其它Agent的攻击。•⑶协作问题•如何将松耦合的多个Agent进行最佳的协调工作也是急待研究的课题之一。第7章智能主体技术7．2多智能主体系统•7．2．1多智能主体系统的基本概念•多Agent系统(MAS)不仅研究单个Agent复杂的体系结构以及Agent之间的简单交互，而且研究大量相对简单的Agent之间的复杂交互