人工智能：第九章 Agent (艾真体)
第九章 Agent (艾真體)
教學(xué)內(nèi)容：介紹Agent的基本概念，使讀者對Agent有個初步了解。
教學(xué)重點：艾真體及其要素
教學(xué)難點：艾真體的BDI（信念、愿望和意圖）模型、艾真體的結(jié)構(gòu)分類
教學(xué)方法：課堂教學(xué)為主，注意結(jié)合例子來說明抽象概念。
教學(xué)要求：本章為選修內(nèi)容，要求掌握艾真體及其要素；了解艾真體的結(jié)構(gòu)，一般了解艾真體通信、多艾真體技術(shù)等知識。
9.1分布式人工智能
教學(xué)內(nèi)容：本小節(jié)介紹分布式人工智能的起源與發(fā)展，并介紹分布式人工智能的特點與分類。
教學(xué)重點：分布式人工智能的特點
教學(xué)難點：分布式人工智能的分類
教學(xué)方法：課堂教學(xué)
教學(xué)要求：掌握分布式人工智能的幾個主要特點
9.1.1分布式人工智能的特點
舉例：多領(lǐng)域?qū)＜蚁到y(tǒng)可以協(xié)作求解單領(lǐng)域或者單個專家系統(tǒng)無法解決的問題，提高求解能力，擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域。
9.1.2分布式人工智能的分類
通過課堂提問引導(dǎo)分析DPS與MAS的異同
共同點：研究如何對資源、知識、控制等進(jìn)行劃分。
不同點：概念模型和成功標(biāo)準(zhǔn)；研究目標(biāo)；設(shè)計方法等方面。
?
9.2 Agent及其要素
教學(xué)內(nèi)容：本小節(jié)介紹分布式Agent的定義以及其要素，分析了艾真體的要素。
教學(xué)重點：艾真體的要素、艾真體的特性
教學(xué)難點：艾真體的BDI（信念、愿望和意圖）模型
教學(xué)方法：課堂教學(xué)
教學(xué)要求：掌握艾真體的要素，并了解艾真體的主要特性
9.2.1 Agent的譯法
把agent譯為“艾真體”的理由：
1.agent是一種通過傳感器感知其環(huán)境，并通過執(zhí)行器作用于該環(huán)境的實體。這個實體也可叫做“真體”。
2.“主體”是用得較多的一種譯法。譯為“主體”不能反映agent的本意。
3.“代理”是另一種譯法，也不能表示出agent的原義。
4.agent的讀音為“艾金特”或“愛金體”，其相近發(fā)音為“艾真體”或“愛真體”。
5.把agent譯為艾真體，不僅發(fā)音相近，而且含有一定的物理意義，即某種“真體”或事物。
6.歷史上，把英文或其它外文名詞術(shù)語按發(fā)音或其近似發(fā)音翻譯成中文的成功先例很多。
舉例說明主體與代理與Agent的內(nèi)涵
例如：中央十層大廈是這個建筑群的主體。又如，粵海鐵路主體工程竣工。在哲學(xué)“主體”指有認(rèn)識和實踐能力的人；其對立面是客體，指主體以外的客觀事物，是主體認(rèn)識和實踐的對象。
在漢語中，“代理”也有其明確的含義，指暫時代人擔(dān)任某種負(fù)責(zé)職務(wù)。在法律上，“代理”指受委托代表當(dāng)事人進(jìn)行某種活動，如訴訟、簽訂合同、納稅等。可見，“代理”的含義也不能表示出agent的原義。
9.2.2艾真體的要素
艾真體的行動受其心理狀態(tài)驅(qū)動。人類心理狀態(tài)的要素有認(rèn)知（信念、知識、學(xué)習(xí)等）、情感（愿望、興趣、愛好等）和意向（意圖、目標(biāo)、規(guī)劃和承諾等）三種。著重研究信念（belief）、愿望（desire）和意圖（intention）的關(guān)系及其形式化描述，力圖建立艾真體的BDI（信念、愿望和意圖）模型，已成為艾真體理論模型研究的主要方向。
作業(yè)：畫圖說明Agent的信念、愿望、意圖與行為具有的某種因果關(guān)系（圖9.2）。
9.2.3艾真體的特性
艾真體與分布式人工智能系統(tǒng)一樣具有協(xié)作性、適應(yīng)性等特性。此外，艾真體還具有自主性、交互性以及持續(xù)性等重要性質(zhì)。
（1）行為自主性艾真體能夠控制它的自身行為，其行為是主動的、自發(fā)的和有目標(biāo)和意圖的，并能根據(jù)目標(biāo)和環(huán)境要求對短期行為做出規(guī)劃。
（2）作用交互性也叫反應(yīng)性，艾真體能夠與環(huán)境交互作用，能夠感知其所處環(huán)境，并借助自己的行為結(jié)果，對環(huán)境做出適當(dāng)反應(yīng)。
（3）環(huán)境協(xié)調(diào)性艾真體存在于一定的環(huán)境中，感知環(huán)境的狀態(tài)、事件和特征，并通過其動作和行為影響環(huán)境，與環(huán)境保持協(xié)調(diào)。
（4）面向目標(biāo)性艾真體不是對環(huán)境中的事件做出簡單的反應(yīng)，它能夠表現(xiàn)出某種目標(biāo)指導(dǎo)下的行為，為實現(xiàn)其內(nèi)在目標(biāo)而采取主動行為。
（5）存在社會性艾真體存在于由多個艾真體構(gòu)成的社會環(huán)境中，與其它艾真體交換信息、交互作用和通訊。艾真體的存在及其每一行為都不是孤立的，甚至表現(xiàn)出人類社會的某些特性。
（6）工作協(xié)作性各艾真體合作和協(xié)調(diào)工作，求解單個艾真體無法處理的問題，提高處理問題的能力。在協(xié)作過程中，可以引入各種新的機(jī)制和算法。
（7）運(yùn)行持續(xù)性艾真體的程序在起動后，能夠在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)維持運(yùn)行狀態(tài)，不隨運(yùn)算的停止而立即結(jié)束運(yùn)行。
（8）系統(tǒng)適應(yīng)性艾真體不僅能夠感知環(huán)境，對環(huán)境做出反應(yīng)，而且能夠把新建立的艾真體集成到系統(tǒng)中而無需對原有的多艾真體系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計，因而具有很強(qiáng)的適應(yīng)性和可擴(kuò)展性。也可把這一特點稱為開放性。
（9）結(jié)構(gòu)分布性在物理上或邏輯上分布和異構(gòu)的實體（或真體），如主動數(shù)據(jù)庫、知識庫、控制器、決策體、感知器和執(zhí)行器等，在多艾真體系統(tǒng)中具有分布式結(jié)構(gòu)，便于技術(shù)集成、資源共享、性能優(yōu)化和系統(tǒng)整合。
（10）功能智能性艾真體強(qiáng)調(diào)理性作用，可作為描述機(jī)器智能、動物智能和人類智能的統(tǒng)一模型。艾真體的功能具有較高智能，而且這種智能往往是構(gòu)成社會智能的一部分。
作業(yè)：以分布式多移動機(jī)器人的控制為例說明艾真體的自主性、自適應(yīng)性、協(xié)作性。
9.3艾真體的結(jié)構(gòu)特點
教學(xué)內(nèi)容：本小節(jié)介紹艾真體的結(jié)構(gòu)特點，并介紹艾真體的分類。
教學(xué)重點：艾真體的結(jié)構(gòu)特點
教學(xué)難點：艾真體的類型
教學(xué)方法：課堂教學(xué)
教學(xué)要求：掌握艾真體的結(jié)構(gòu)特點，了解主要的艾真體類型
9.3.1艾真體的結(jié)構(gòu)特點
體系結(jié)構(gòu)使得傳感器的感知對程序可用，運(yùn)行程序并把該程序的作用選擇反饋給執(zhí)行器。艾真體、體系結(jié)構(gòu)和程序之間具有如下關(guān)系：
艾真體＝ 體系結(jié)構(gòu) +程序
（1）在計算機(jī)系統(tǒng)中，艾真體相當(dāng)于一個獨立的功能模塊、獨立的計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，它含有獨立的外部設(shè)備、輸入/輸出驅(qū)動裝備、各種功能操作處理程序、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和相應(yīng)輸出。
（2）艾真體程序的核心部分叫做決策生成器或問題求解器，起到主控作用，它接收全局狀態(tài)、任務(wù)和時序等信息，指揮相應(yīng)的功能操作程序模塊工作，并把內(nèi)部工作狀態(tài)和執(zhí)行的重要結(jié)果送至全局?jǐn)?shù)據(jù)庫。艾真體的全局?jǐn)?shù)據(jù)庫設(shè)有存放艾真體狀態(tài)、參數(shù)和重要結(jié)果的數(shù)據(jù)庫，供總體協(xié)調(diào)使用。
（3）艾真體的運(yùn)行是一個或多個進(jìn)程，并接受總體調(diào)度。特別是當(dāng)系統(tǒng)的工作狀態(tài)隨工作環(huán)境而經(jīng)常變化時以及各艾真體的具體任務(wù)時常變更時，更需搞好總體協(xié)調(diào)。
（4）各個艾真體在多個計算機(jī)CPU上并行運(yùn)行，其運(yùn)行環(huán)境由體系結(jié)構(gòu)支持。體系結(jié)構(gòu)還提供共享資源（黑板系統(tǒng)）、艾真體間的通訊工具和艾真體間的總體協(xié)調(diào)，使各艾真體在統(tǒng)一目標(biāo)下并行協(xié)調(diào)地工作。
舉例：基于分布式艾真體的未知環(huán)境中自主移動的機(jī)器人系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。
9.3.2艾真體的結(jié)構(gòu)分類
（1）反應(yīng)式艾真體：反應(yīng)式（reflex或reactive）艾真體只簡單地對外部刺激產(chǎn)生響應(yīng)，沒有任何內(nèi)部狀態(tài)。每個艾真體既是客戶，又是服務(wù)器，根據(jù)程序提出請求或做出回答。
作業(yè)：畫圖說明反應(yīng)式艾真體的結(jié)構(gòu)（圖9.3）。
（2）慎思式艾真體：慎思式（deliberative）艾真體又稱為認(rèn)知式（cognitive）艾真體，是個具有顯式符號模型的基于知識的系統(tǒng)。
作業(yè)：畫圖說明慎思式艾真體的結(jié)構(gòu)（圖9.4）。
（3）跟蹤式艾真體：具有內(nèi)部狀態(tài)的反應(yīng)式艾真體通過找到一條條件與現(xiàn)有環(huán)境匹配的規(guī)則進(jìn)行工作，然后執(zhí)行與規(guī)則相關(guān)的作用。這種結(jié)構(gòu)叫做跟蹤世界艾真體或跟蹤式艾真體。
作業(yè)：畫圖說明跟蹤式艾真體的結(jié)構(gòu)（圖9.5）。
（4）基于目標(biāo)的艾真體：艾真體還需要某種描述環(huán)境情況的目標(biāo)信息。艾真體的程序能夠與可能的作用結(jié)果信息結(jié)合起來，以便選擇達(dá)到目標(biāo)的行為。
作業(yè)：畫圖說明基于目標(biāo)艾真體的結(jié)構(gòu)（圖9.6）。
（5）基于效果的艾真體：效果是一種把狀態(tài)映射到實數(shù)的函數(shù)，該函數(shù)描述了相關(guān)的滿意程度。一個完整規(guī)范的效果函數(shù)允許對兩類情況做出理性的決策。
作業(yè)：畫圖說明基于效果的艾真體的結(jié)構(gòu)（圖9.7）。
（6）復(fù)合式艾真體：復(fù)合式艾真體即在一個艾真體內(nèi)組合多種相對獨立和并行執(zhí)行的智能形態(tài)，其結(jié)構(gòu)包括感知、動作、反應(yīng)、建模、規(guī)劃、通信和決策等模塊。
作業(yè)：畫圖說明復(fù)合式艾真體的結(jié)構(gòu)（圖9.8）。
9.4艾真體通信
教學(xué)內(nèi)容：本小節(jié)介紹為什么艾真體要相互交換信息以及如何通信、艾真體的通信語言。
教學(xué)方法：課堂教學(xué)
教學(xué)要求：本節(jié)作為選講內(nèi)容，只要求一般了解
9.4.1通信的過程
1.通知 相互通知該世界中已經(jīng)探索過的部分，使每個艾真體可以少做一些探索。2.詢問 向其它艾真體詢問世界特定部分的情況。
3.回答 回答問題。
4.請求 請求或者命令其它艾真體采取行動。
5.許諾 許諾做某事或者提供幫助。
6.確認(rèn) 確認(rèn)請求和提議。
7.分享 分享感受和經(jīng)驗。
舉例：為什么一個艾真體不采取它的"常規(guī)"行動而要不厭其煩地執(zhí)行說話行為呢？想像一下一組艾真體正在一起探索無名普斯世界（Wumpus，一種格子棋類游戲，以該游戲中的反面角色Wumpus命名。該角色為一怪物，與其它艾真體作對。雙方為爭奪金子而戰(zhàn)）。
9.4.2艾真體通信的類型和方式
1、艾真體通信的類型
(1)使用 TELL 和 ASK 通信(2)使用形式語言通信
2、艾真體通信的方式
(1)黑板結(jié)構(gòu)方式(2)消息 / 對話通信
舉例：結(jié)合無名普斯例子對通信進(jìn)行描述。
9.4.3交談的規(guī)劃與實現(xiàn)
1、交談的規(guī)劃
能夠像處理艾真體的其它動作一樣對待交談。艾真體能夠使用一個規(guī)劃產(chǎn)生系統(tǒng)制訂由言語行為和其它動作構(gòu)成的計劃。為此，需要一個描述這些動作效果的模型。例如，考慮一個表示型交談，它表示該艾真體告知另一艾真體是真的。使用STRIPS規(guī)劃，可對該動作的效果建立模型：
根據(jù)STRIPS規(guī)劃和前述TELL規(guī)則，可構(gòu)造艾真體的規(guī)劃如下：
{Move(A,B,F1), TELL(A1,Clear(B)∧On(B,C))}
2、交談的實現(xiàn)
通過講話實現(xiàn)交談。通信動作，如，是如何像講話雙方之間的交談一樣從講話者傳輸至受話者的。有兩種可能性：其一是從講話者到受話者的某個邏輯公式的直接傳輸；其二，受話者把講話者所講的一些符號串翻譯為它的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。
如果交談雙方共享同類的基于特征的世界模型，使用相同符號的邏輯公式，那么該交談就可以通過傳輸一個邏輯公式來實現(xiàn)。例如，交談TELL((A1,Clear(B)∧On(B,C))就能通過艾真體A1發(fā)送公式Clear(B)∧On(B,C)和一種有代表性的表示來實現(xiàn)。
說明：使用基于符號串的語言預(yù)示了兩個可能的問題解決方案。其一，給定某個交談，如何生成一個符號串；其二，如何把一個符號串譯成對認(rèn)知結(jié)構(gòu)的作用。對艾真體間通過符號串的通信，也主要集中在類似自然語言（如英語、漢語等）句子的講話來處理。
9.5多艾真體系統(tǒng)
教學(xué)內(nèi)容：本小節(jié)介紹多艾真體系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型、協(xié)作機(jī)制、通信、規(guī)劃等問題，并討論多艾真體系統(tǒng)的研究方向與應(yīng)用領(lǐng)域。
教學(xué)方法：課堂教學(xué)
教學(xué)要求：本節(jié)作為選講內(nèi)容，要求一般了解
9.5.1多艾真體系統(tǒng)的模型和結(jié)構(gòu)
1、多艾真體的基本模型
(1) BDI模型
這是一個概念和邏輯上的理論模型，它滲透于其它模型中，成為研究艾真體理性和推理機(jī)制的基礎(chǔ)。在把BDI模型擴(kuò)展至多艾真體研究時，提出了聯(lián)合意圖、社會承諾、合理行為等描述艾真體行為的形式化定義。
(2) 協(xié)商模型
協(xié)商思想產(chǎn)生于經(jīng)濟(jì)活動理論，它主要用于資源競爭、任務(wù)分配和沖突消解等問題。多艾真體的協(xié)作行為一般是通過協(xié)商產(chǎn)生的。雖然各個艾真體的行動目標(biāo)是要使自身效用最大化，然而在完成全局目標(biāo)時，就需要各艾真體在全局上建立一致的目標(biāo)。
(3) 協(xié)作規(guī)劃模型
多艾真體的規(guī)劃模型主要用于制訂其協(xié)調(diào)一致的問題求解規(guī)劃。每個艾真體都具有自己的求解目標(biāo)，考慮其它艾真體的行動與約束，并進(jìn)行獨立規(guī)劃（部分規(guī)劃）。
(4) 自協(xié)調(diào)模型
該模型是為適應(yīng)復(fù)雜控制系統(tǒng)的動態(tài)實時控制和優(yōu)化而提出的。自協(xié)調(diào)模型隨環(huán)境變化自適應(yīng)調(diào)整行為，是建立在開放和動態(tài)環(huán)境下的多艾真體模型。
2、多艾真體系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)
(1) 艾真體網(wǎng)絡(luò)
(2) 艾真體聯(lián)盟
(3) 黑板結(jié)構(gòu)
說明：該部分內(nèi)容一般了解。
9.5.2多艾真體的協(xié)作、協(xié)商和協(xié)調(diào)
1、 多艾真體的協(xié)作方法
(1)決策網(wǎng)絡(luò)和遞歸建模(2)Markov 對策
(3)艾真體學(xué)習(xí)方法
(4)決策樹和對策樹
2、多艾真體的協(xié)商技術(shù)
(1) 協(xié)商協(xié)議(2) 協(xié)商策略
(3) 協(xié)商處理
3、多艾真體的協(xié)調(diào)方法
艾真體間的不同協(xié)作類型將導(dǎo)致不同的協(xié)調(diào)過程。當(dāng)前主要有4種協(xié)調(diào)方法，即基于集中規(guī)劃的協(xié)調(diào)、基于協(xié)商的協(xié)調(diào)、基于對策的協(xié)調(diào)和基于社會規(guī)劃的協(xié)調(diào)。
9.5.3多艾真體的學(xué)習(xí)與規(guī)劃
1、多艾真體的學(xué)習(xí)
多艾真體學(xué)習(xí)要比單艾真體學(xué)習(xí)復(fù)雜得多，因為前者的學(xué)習(xí)對象處于動態(tài)變化中，且其學(xué)習(xí)離不開艾真體間的通信。為此，多艾真體學(xué)習(xí)需付出更大的代價。
2、多艾真體的規(guī)劃
對MAS的規(guī)劃研究，目前主要方法有二。其一，一種可在世界狀態(tài)間轉(zhuǎn)換的抽象結(jié)構(gòu)，如與或圖。其二，一類復(fù)雜的艾真體精神狀態(tài)。
9.5.4多艾真體系統(tǒng)的研究和應(yīng)用領(lǐng)域
1、多機(jī)器人協(xié)調(diào)
自主式多機(jī)器人系統(tǒng)，尤其是移動機(jī)器人系統(tǒng)。
舉例：以足球機(jī)器人比賽為例說明協(xié)調(diào)中的角色分配。
2、過程智能控制
采用MAS方法對柔性制造系統(tǒng)的任務(wù)進(jìn)行分解，根據(jù)合同網(wǎng)協(xié)議把任務(wù)分配給各艾真體（生產(chǎn)單元），由多個生產(chǎn)單元通過對策與協(xié)商，協(xié)同完成生產(chǎn)任務(wù)。
3、網(wǎng)絡(luò)通信與管理
網(wǎng)絡(luò)通信與管理領(lǐng)域的其它艾真體應(yīng)用還有網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷平衡、通信網(wǎng)絡(luò)的故障相關(guān)性分析與診斷、網(wǎng)絡(luò)控制和傳輸、通信業(yè)務(wù)管理和網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)管理等。
4、交通控制
城市交通控制方面，已建立一個基于多艾真體的市區(qū)交通控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)把每個交通路口信號控制器定義為艾真體，這些艾真體不僅具有路口交通流狀態(tài)和相應(yīng)控制方法的知識，而且具有緊急情況下的反應(yīng)能力，一般情況下的自調(diào)節(jié)和自優(yōu)化能力以及對未來短期車流狀況做出預(yù)測的能力。艾真體間通過聯(lián)合優(yōu)化實現(xiàn)全局優(yōu)化目標(biāo)。
5、其它應(yīng)用
因特網(wǎng)已成為多艾真體技術(shù)的天然試驗平臺，促進(jìn)MAS的廣泛應(yīng)用。電子商務(wù)在于建立因特網(wǎng)上的自動交易標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議和相應(yīng)的應(yīng)用系統(tǒng)。
說明：該部分內(nèi)容一般了解。
9.6小結(jié)
（1）艾真體性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、通信
（2）agent譯法的討論（艾真體的提出）
（3）艾真體的信念、愿望和意圖
（4）反應(yīng)式、慎思式、跟蹤式艾真體，基于目標(biāo)的、基于效果的和復(fù)合式艾真體
（5）艾真體的通信問題
（6）艾真體通信語言KQML和KIF
（7）多艾真體系統(tǒng)的基本模型和體系結(jié)構(gòu)
from: http://netclass.csu.edu.cn/jpkc2003/rengongzhineng/rengongzhineng/jiaoan/chapter9.htm
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的人工智能：第九章 Agent (艾真体)的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
- 上一篇： 人工智能：第七章 机器学习
- 下一篇： 人工智能：第八章 自动规划