智能代理技術(shù)及其應(yīng)用

1、智能代理技術(shù)及其應(yīng)用引言：智能代理的理論和技術(shù)在 20 世紀 90 年代已經(jīng)提出， 是一個新的研究 和 開發(fā)領(lǐng)域，其內(nèi)容涉及到人工智能、信息檢索、計算機網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)挖 掘、自 然語言處理等領(lǐng)域的理論和技術(shù)， 主要是人工智能方面。 我們將分析智能 代理技術(shù) 的概念、構(gòu)成及其特點，探討智能代理技術(shù)在實際中的應(yīng)用。1 智能代理1.1 智能代理技術(shù)的概念智能代理技術(shù)又被稱為智能體， 是分布式人工智能研究的一個新領(lǐng)域， 它實 際 上是一種軟件單元， 具有高度智能性和自主學(xué)習(xí)性， 可以根據(jù)用戶定義的準(zhǔn)那么， 主 動地通過智能化代理效勞器為用戶搜集最感興趣的信息， 然后利用代理通信協(xié) 議把加 工過的信

2、息按時推送給用戶， 并能推測出用戶的意圖， 自主制訂、 調(diào)整和 執(zhí)行工作 方案。1.2 智能代理技術(shù)的功能特點1. 智能性：具有解決問題所需的知識、策略和相關(guān)數(shù)據(jù)，能夠進行相關(guān)的 推理 和智能計算，智能代理還可以在用戶沒有給出十清楚確的需求時能分析地推 送，并能 自動拒絕一些不合理或可能給用戶帶來危害的需求。2. 代理性：使用代理通信協(xié)議進行信息交換，并把檢索信息結(jié)果主動推送 給用 戶，并管理用戶的個人資料及其私人目錄下的知識庫。3. 學(xué)習(xí)性：智能代理技術(shù)能夠根據(jù)當(dāng)前環(huán)境的變化，動態(tài)地調(diào)整自己去完 成各 項任務(wù)、方案，并主動地把信息過濾、整理后提供應(yīng)用戶效勞。4. 合作性：每個智能代理有標(biāo)準(zhǔn)的

3、接口， 采用統(tǒng)一的通信語言進行信息的 交流。 多代理系統(tǒng)由代理組，通過代理本身的搜索活動和相互之間的交互活動， 構(gòu)成系統(tǒng)的 群體活動， 相互之間分工合作共同完成復(fù)雜任務(wù)， 從而實現(xiàn)系統(tǒng)整體 的功能或目的， 同時，每個代理也在這種交互的過程中實現(xiàn)了自己的功能或目的。5. 反響性：代理能感知環(huán)境，并對環(huán)境作出適當(dāng)反響。6. 社會性：代理具有一定的社會性，即它們可能同代理代表的用戶、資源、 其 它代理進行交流。7. 移動性： 具有移動的能力， 為完成任務(wù)， 可以從一個結(jié)點移動到另一個 結(jié)點。 比方訪問遠程資源、轉(zhuǎn)移到環(huán)境適合的結(jié)點進行工作等。還有老實性、順 從性、理智 性等。8. 持續(xù)性：各個智能代

4、理有不同的任務(wù)，在 Internet 上搜索訪問，這種移動 是 多點并行的，具有可以跨越地域、時空持續(xù)運行的功能特點。9. 主動性：代理能夠遵循承諾采取主動，表現(xiàn)面向目標(biāo)的行為。例如， In ternet 上的代理可以漫游全網(wǎng)，為用戶收集信息，并將信息提交給用戶。1.3 智能代理的工作原理 智能代理可以看作是只是處理的實體，它由知識庫、規(guī) 那么庫、推理機、各代 理之間的通信協(xié)議組成， 能夠完成知識發(fā)現(xiàn)代理、 通信協(xié)作代 理、 規(guī)那么庫應(yīng)用代理、監(jiān)督代埋、知識庫管埋代理、推送代埋等功能，如下列圖所示:從圖中我們可以看出其工作過程，各個智能代理都有自己的知識庫、用戶表達出自己的信息需求后，通過通信

5、協(xié)作代理傳給知識庫，根據(jù)用戶信息庫中用戶特定的需求和近一段時間內(nèi)的愛好興趣為標(biāo)準(zhǔn)來篩選信息。監(jiān)督代理就是當(dāng)用戶提出信息需求時，它就會檢查知識庫中是否有用戶以前有過相似的信息需求，假設(shè)有就把知識庫中用戶以前的需求記錄提取出來，通過推送代理發(fā)給用戶；假設(shè)知識庫中沒有用戶的信息需求，經(jīng)規(guī)那么應(yīng)用庫代理理解生成一定的搜索規(guī)那么，傳送給知識發(fā)現(xiàn)代理進行相關(guān)信息搜索，搜索后的結(jié)果經(jīng)信息過濾后存于信息數(shù)據(jù)庫，再經(jīng)過知識庫的推理機制推斷用戶的潛在需求，作為用戶需求歷史記錄下來，結(jié)果推送給用戶。監(jiān)督代理還根據(jù)一定規(guī)那么實時動態(tài)地跟蹤信息數(shù)據(jù)庫中歷史記錄在Internet網(wǎng)絡(luò)上的變化，一旦只是發(fā)現(xiàn)代理收集到相關(guān)內(nèi)

6、容和更新內(nèi)容，監(jiān)督代理就通知規(guī)那么應(yīng)用庫生成新的檢索規(guī)那么或應(yīng)用，并通知和提醒用戶有新的信息內(nèi)容，還可以E-mail方式把特定更新內(nèi)容以推送方式提交給用戶。檢索完成后允許用戶對結(jié)果進行滿意度和相關(guān)度的評價并反響給知識庫，一方面了解用戶的新的興趣需求，另一方面完善用戶所需信息相關(guān)度的匹配規(guī)那么，為用戶的未來信息檢索提供可靠的保障。1.4智能代理的結(jié)構(gòu)智能代理系統(tǒng)是一個高度開放的智能代理，其結(jié)構(gòu)如何將直接影響到系統(tǒng)的 性能 和智能。一般意義上體系結(jié)構(gòu)使得傳感器的感知對于程序可用，運行程序并把該程序的作用選擇反給執(zhí)行器。可見，智能代理、體系結(jié)構(gòu)和程序之間存在如 下關(guān)系：智能 代理=體系結(jié)構(gòu)+程序。智

7、能代理程序的核心局部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)部的工作狀態(tài)和所執(zhí)行的重要結(jié)果送至全局數(shù)據(jù)庫。 智能代理的全局數(shù)據(jù)庫設(shè)有存放智能代 理狀態(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。 智能代理的運行是一個或多個 進程， 并接受總體調(diào)度。 特別當(dāng)系統(tǒng)的工作狀 態(tài)隨環(huán)境而經(jīng)常變化以及各職能代理 的具體任務(wù)時常變更時， 更需要搞好總體協(xié) 調(diào)。各個智能代理在多個計算機 CPU 上并行運行，其運行環(huán)境有體系結(jié)構(gòu)支持。 體 系結(jié)構(gòu)還提供共享資源 (黑板系統(tǒng) ) 、智能代理間的通信工具和職能代理間的 總體協(xié)調(diào)， 以使各智能代

8、理在統(tǒng)一的目標(biāo)下并行、協(xié)調(diào)的工作。智能代理是從感知序列到實體動作的映射。 根據(jù)人類思維的不同層次， 可以 把 職能代理分為以下幾類：1. 反響式智能代理：反響式智能代理只簡單對外部刺激產(chǎn)生響應(yīng)，沒有內(nèi) 部狀 態(tài)。2. 慎思式智能代理：又稱為認知式智能代理，是一個具有現(xiàn)實符號模型的 基于 知識的系統(tǒng)。3. 跟蹤式智能代理：具有內(nèi)部狀態(tài)的反響式智能代理通過找到一個條件與 現(xiàn)有 環(huán)境進行工作，然后執(zhí)行與規(guī)那么相關(guān)的作用。4. 復(fù)合式智能代理：即在一個智能代理內(nèi)組合多種相對獨立和并行執(zhí)行的 只能 狀態(tài)，其結(jié)構(gòu)包括感知、動作、反響、建模、規(guī)劃、通信和決策等 模塊。2 智能代理技術(shù)的應(yīng)用 智能代理技術(shù)最初

9、應(yīng)用于商業(yè)領(lǐng)域， 隨著通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò) 信息技術(shù)的迅速發(fā) 展，其特性和功能也不斷地開展，主要應(yīng)用在智能搜索代理、數(shù)字 圖書館、電子 商務(wù)和遠程教育的研究和開發(fā)等領(lǐng)域， 下面主要介紹在教育方面的應(yīng)用。2.1 智能代理的實例介紹 基于智能代理的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)系統(tǒng)：網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)系統(tǒng)是一個多 代理的系統(tǒng)，學(xué) 習(xí)系統(tǒng)中的每個代理都是一個軟件模塊。一般來說網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)系統(tǒng)有以下幾種代理組成： 知識庫代理、 界面代理、 導(dǎo)師 代 理、沖突調(diào)解代理、知識管理代理、信息搜索代理、目錄代理。1. 知識庫代理：一個擁有強大信息檢索能力、答疑和提供建議的能力的智能 代 理必然要依據(jù)存儲在知識庫中的知識進行推理。知識庫能根據(jù)請求向其他

10、代理提供大量的、 以能夠理解的表達形式組織的知 識 信息，并能與其他知識庫相連，構(gòu)成一個巨大的知識庫。2. 界面代理：界面代理能監(jiān)控用戶的行為，并能從用戶的行為中獲取知識， 最 終成為用戶的助手。3. 導(dǎo)師代理 (TUTOR AGENT) ：導(dǎo)師代理是一種用來支持學(xué)生完成新的學(xué)習(xí) 任 務(wù)的教學(xué)手段。學(xué)生在進行新的學(xué)習(xí)任務(wù)的過程中，導(dǎo)師代理能提供學(xué)習(xí)指南等形式的幫 助，使 得學(xué)生更成功的完成學(xué)習(xí)任務(wù)。4. 沖突調(diào)解代理：沖突調(diào)解代理主要負責(zé)協(xié)調(diào)其他代理之間的活動，并解決 他 們之間的沖突。在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)系統(tǒng)中，需統(tǒng)一協(xié)調(diào)的活動包括 :方案安排、任務(wù)構(gòu)建、任務(wù)間 的協(xié) 商，任務(wù)分配，解決方案評價。5.

11、 知識管理代理：知識管理代理提供對知識信息的創(chuàng)立、維護和解釋。 知識管 理代理提供對這些知識處理活動之間的高層協(xié)調(diào)功能， 這些功能和具 體應(yīng)用是獨立的， 可同時支持多個工程應(yīng)用， 它實際上是協(xié)調(diào)各個應(yīng)用之間的一 種高級沖突協(xié)調(diào)代理， 并提供了一個合作框架。6. 目錄代理：目錄代理主要為各種效勞、資源提供地址，便于用戶存取。 由于 整個學(xué)習(xí)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和信息以及知識都是分布式存儲的。 因此，高效的 目錄管理是不 可缺少的。2.2. 智能代理的教育應(yīng)用智能代理技術(shù)作用于教育領(lǐng)域中， 給教學(xué)活動帶來了很多好處。 為簡便起見， 我 們將應(yīng)用于教育環(huán)境下的智能代理簡稱為教育代理。教育代理通過生動逼真的代理

12、人促進了學(xué)習(xí)過程， 它是在過去關(guān)于智能導(dǎo)師 系 統(tǒng)的研究根底上建立起來的， 但比起過去的系統(tǒng)， 教育代理就促進在線學(xué)習(xí)方 面存 在的問題提出了新的看法， 并著手于過去在智能導(dǎo)師的研究中普遍無視的問 題。由于 不同的學(xué)生在智力、 熟練程度和學(xué)習(xí)方式上有不同的表現(xiàn)， 學(xué)生行為通 常是不可預(yù) 測的。動態(tài)教育代理通過模擬逼真的代理人促進了計算機學(xué)習(xí)環(huán)境下的學(xué)習(xí)。 這些 逼 真的代理人能根據(jù)學(xué)習(xí)者的行為作出反響。 此外，憑著對學(xué)習(xí)情境及學(xué)習(xí)主題 的充分 理解，它們能夠在學(xué)習(xí)過程中發(fā)揮重要作用。遠距離教育代理 (Adele) ：USC 開發(fā)的一種教學(xué)代理一一 Adele( 遠距離教育代理簡易版 Agent

13、 for Distance Education-Light Edtion) 。Adele 是一種專為適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)虛擬教育環(huán)境而設(shè)計的教育代理。這一教育代理 的體 系結(jié)構(gòu)貫徹了最根本的教育功能 : 表述知識、監(jiān)控學(xué)生及提供反響、探究問 題，以及 提示和解答。 這些功能都是通過一個能夠支持與學(xué)生進行連續(xù)和多種模 式交互的逼真 代理人來完成的。Adele 體系結(jié)構(gòu)能夠在網(wǎng)絡(luò)瀏覽環(huán)境的客戶端執(zhí)行，并能與用其他幕后創(chuàng)作 工具 產(chǎn)生的虛擬環(huán)境相互作用。 Adele 設(shè)計目的是為幫助學(xué)生完成基于問題的訓(xùn) 練而設(shè)計 的，這些練習(xí)被整合到教學(xué)材料中并由互聯(lián)網(wǎng)進行傳送。 Adele 在設(shè)計 中不僅支持單 機用戶及單一

14、系統(tǒng)教學(xué)，同時也支持多用戶和多系統(tǒng)的協(xié)作訓(xùn)練。Adele 系統(tǒng)包括四個主要的組成局部 :教育代理、虛擬環(huán)境、客戶 -效勞器和效勞器存儲器。 其中教育代理又包括兩個 子局部 :動態(tài)代理人及推理引擎。中央效勞器的作用是保存記錄學(xué)生進展的數(shù)據(jù)庫， 并在適當(dāng)時候保證多機及 多用戶協(xié)作訓(xùn)練同步進行推理引擎完成所有的監(jiān)控和決策。 決策建立于選擇案例后從效勞器下載的學(xué) 生 模型，案例任務(wù)圖示以及初始狀態(tài)， 以及隨學(xué)生完成案例過程而更新的當(dāng)前代 理的智 力狀態(tài)。 案例完成后， 學(xué)生行為的記錄將被保存到效勞器， 用于評價學(xué)生 的技術(shù)水 平并對以后案例中 Adele 如何與學(xué)生進行交互作出決策。動態(tài)代理人不過是一

15、段 Java 程序，能夠單獨使用于基于網(wǎng)絡(luò)的 Javascript 接 口， 也可以合并到更大的應(yīng)用程序中，例如我們在此所描述的虛擬訓(xùn)練。自制動態(tài)代理不像 Microsoft 那樣的幕后 (off-the-shelf) 代理，可以保證平臺的 獨 立性和可擴展性。 代理人程序使我們能夠方便地增加和改變動畫畫面以支持用 戶選擇 不同的代理。Adele 是基于自治代理范例而不是智能導(dǎo)師系統(tǒng)范例設(shè)計的。 Adele 那么為運 行于 網(wǎng)絡(luò)而設(shè)計的，過渡到基于網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境不僅限制了與用戶交互的可能模式， 也對其執(zhí) 行提出了更高的要求。 Adele 對注視的眼神和身體姿勢的運用，以及它 對學(xué)生行為的 反響能力

16、， 使它具有真實性并能感到學(xué)習(xí)者的存在， 而它使用的面 部表情那么激發(fā)了 學(xué)生的學(xué)習(xí)動機。Adele 的設(shè)計模塊化，并能與由其他支持外部程序接口的幕后 (off-the-shelf) 創(chuàng)作 工具所制作的網(wǎng)上訓(xùn)練和虛擬學(xué)習(xí)相結(jié)合。Adele 的陳述方案雖然簡單而又通用，卻能到達對學(xué)生提供可用的反響的目 的。 為了使代理的推理引擎能在用戶端高速運行， 也為了支持知識的掌握和建構(gòu)， 簡單原 那么是必不可少的。 目前 Adele 的任務(wù)陳述不僅能支持大范圍的科學(xué)課程教 育，同時 也適用于多種技能訓(xùn)練。引用 "情境空間 "來建構(gòu)學(xué)科領(lǐng)域的狀態(tài)空間， 以到達在動態(tài)的域里指導(dǎo)行為 的方案

17、。情境由命名、通用狀態(tài) ( worldstate) 、目標(biāo)表示、優(yōu)先級和一系列的轉(zhuǎn)換 而定 義。其中， worldstate 和目標(biāo)表示是狀態(tài)描述的一局部。優(yōu)先級用來在適用 選擇不止 一個的情形下進行情境的組織。轉(zhuǎn)換那么描述當(dāng)相關(guān)條件在通用狀態(tài) (world state ) 為真 時可能導(dǎo)致的各種情境。通常，進入一種情境后， 適應(yīng)該情境的子程序?qū)⒈蛔鳛槔纾?以到達目標(biāo)表 達 式。由于教學(xué)領(lǐng)域允許我們事先 "知道 "所有可能出現(xiàn)的情境，所以沒有必要為 每一個 情境生成實時程序。 相反， 所有情境的程序都是提前設(shè)計的， 并把可能出 現(xiàn)的負面 交互考慮進去。 例如，由于新增步驟

18、消除已執(zhí)行步驟的效果而產(chǎn)生的負 面交互，或與 為達成另一目標(biāo)的現(xiàn)存步驟的效果發(fā)生沖突產(chǎn)生的負面交互等， 因 此， Adele 的推 理引擎要完成的任務(wù)是監(jiān)控情境。對于 Adele 的推理引擎來說， 總有一個已定義的當(dāng)前情境， 推理引擎監(jiān)控通 用 狀態(tài) (worldstate) 的變化，并決定是否向另一情境轉(zhuǎn)化。作為教學(xué)狀態(tài)變化根底的當(dāng)前程序隨著情境變化而變化。3.關(guān)于智能代理技術(shù)的討論在當(dāng)前信息社會中， 互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為世界上最大的信息集散地， 作為信息服 務(wù) 機構(gòu)，我們應(yīng)該抓住機遇， 采用成熟的方法和技術(shù)， 將傳統(tǒng)的文獻信息資源向 網(wǎng)絡(luò) 信息資源轉(zhuǎn)化， 構(gòu)建面向網(wǎng)絡(luò)的全文數(shù)據(jù)庫信息效勞系統(tǒng)。 但是開發(fā)人員在 設(shè)計此 類系統(tǒng)時還有幾個問題需要注意：a. 采用非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)軟件作為全文數(shù)據(jù)庫的開發(fā)平臺是一種較為 理想 的方法，但是目前