多Agent系统定义、概念、特点及概念模型

1. 多Agent系统（MAS）

1) 定义

由分布在网络上的多个问题求解器松散耦合而成的大型复杂系统，这些问题求解器相互作用以解决由单一个体的能力知识所不能处理的复杂问题。

 

2) 特点

  • 每一主体具有有限信息资源和问题求解能力，缺乏实现协作的全局观点。
  • 系统不存在全局控制，即控制分布
  • 知识与数据都是分散的。
  • 计算是异步执行的。

 

3) 分类

1. 根据主体的自主性进行分类

1) 由控制主体和被控主体构成的系统：主体之间存在较强的控制关系，每个主体或对其他主体具有控制作用，或受控于对它具有权威的主体。在这类系统中，被控主体的行为受到约束，自主程度较低。
2) 自主主体构成的系统：主体自主地决策，产生计划，采取行动。主体之间具有松散的社会性联系。主体通过与外界的交互，了解外部世界的变化，并从经验中学习增强其求解问题的能力以及与相识者建立良好的协作关系。在这类系统中，自主主体之间的协作关系是互利互惠的关系，当目标发生冲突时，通过协商来解决。
3) 灵活主体（即半自主的主体）构成的系统：主体进行决策时，某些问题在一定程度上需要受控于其他主体，大部分情况下要求主体完全自主地工作。在这类系统中，主体之间通常是松散耦合，具有一定的组织结构，通过承诺和组织约束相互联系。

 

2. 根据对动态性的适应方法分类

1) 系统拓扑结构不变，即主体数目、主体之间的社会关系等都不变
（1）主体内部结构固定，基本技能不变，通过重构求解问题的方式来适应环境
（2）主体通过自重组来适应环境，例如修改调整自己的知识结构、目标、选择等。
2) 系统拓扑结构改变
（1）主体数目不变，每个主体的微结构稳定，可以修改主体间的关系和组织形式
（2）可增减主体数目，可以动态创建和动态删除主体

 

3. 按系统功能结构分类

1) 同构型系统，每个主体功能结构相同的系统。
2) 异构型系统，主体的结构、功能、目标都可以不同，由通信协议保证主体间协调与合作的实现。

 

4. 按主体关于世界知识的存储分类

1) 反应式多主体系统
2) 黑板模式的多主体系统
3) 分布存储的多主体系统

 

5. 按控制结构分类

1) 集中控制：由一个中心主体负责整个系统的控制、协调工作。
2) 层次控制：每个主体控制处于其下层的主体的行为，同时又受控于其上层的其他主体。
3) 网络控制：由信息传递构成的控制结构，且该控制结构是可以动态改变的，可以实现灵活控制。

 

2. 多Agent系统的主体概念模型

多主体系统的主体概念模型是对系统中受组织约束的每一个主体进行定义和说明，从概念级描述主体知识行为在计算机内的表示和实现。多主体系统的全局承诺是一组有关组织结构、组织过程的约束和策略的集合。系统中每一主体clip_image002须满足这组约束和策略中与clip_image004相关的部分。

系统的全局承诺如下：

clip_image006

clip_image008：组织模型

clip_image010：组织结构

clip_image012：组织原则

 

clip_image014

clip_image016：智能主体集合（构成组织的基本成员） clip_image018

clip_image020：组织职能集合 clip_image022，clip_image024clip_image026表示各种职能的定义。

clip_image028：责任分配的集合，表示clip_image020[1]在clip_image016[1]中的分配状况。若clip_image030clip_image032表示主体clip_image034能够完成clip_image024[1]所定义的职能，则主体clip_image034[1]能够承担的所有职能可用一个集合来表示：

clip_image037 clip_image039

即clip_image041表示主体clip_image034[2]在组织结构中的能力。

clip_image043

clip_image045：组织目标集合。clip_image047

clip_image049：承担某种组织职能的组织成员之间的相互关系集。相互关系可能是有关职能、权限、通信、相对位置等，针对不同领域问题关系呈现多种形式。

clip_image051 clip_image053表示承担某种组织职能的主体之间存在的第I中关系，clip_image055表示一种二元关系的性质或约束条件，clip_image057表示关系成立的论域，clip_image059表示{clip_image061且x满足性质clip_image055[1]}

clip_image063：系统作用的外部环境

 

clip_image065

clip_image067

clip_image069：知识分布策略

clip_image071：任务分布策略

clip_image073：协作控制策略

clip_image075：通信控制策略

clip_image077：冲突消解策略

clip_image079：可靠性策略 

 


设clip_image081表示clip_image004[1]的概念模型，clip_image084表示MAS组织模型clip_image008[1]中与clip_image004[2]相关的部分承诺，则MAS系统可形式化地表示如下：

clip_image087

即：一个MAS系统由满足组织模型定义的全局承诺的所有主体构成。

主体德的内部状态和主要智能活动表示如下：

clip_image089

且clip_image081[1]满足clip_image084[1]

clip_image091：clip_image004[3]内部的数据库

clip_image094：clip_image004[4]内部的知识库

clip_image096：clip_image004[5]内部的意图库

clip_image098：clip_image004[6]局部行为的能力

clip_image100：clip_image004[7]协调控制能力

clip_image102：clip_image004[8]通信能力

clip_image104：clip_image004[9]感知和模型化其他主体及外部环境clip_image063[1]的能力

clip_image106：clip_image004[10]解决冲突和不一致观点的能力

  

参考文献：

[1] 姚莉, 张维明等. 智能协作信息技术. 北京: 电子工业出版社, 2002, 4

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