艦船系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法綜述

艦船系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法綜述面向智能體的剖析設(shè)計(jì)鑒于角色的智能體設(shè)計(jì)“面向智能體”是“面向?qū)ο蟆钡倪M(jìn)一步發(fā)展，也是對(duì)真切世界更自然，更擬人化的建模。從現(xiàn)實(shí)世界中人類(lèi)、事物和環(huán)境出發(fā)，以為事物的屬性特別是動(dòng)向特征在很大水平上遇到與其親密有關(guān)的人和環(huán)境的影響，重申治解、思想與客觀事物及其所處環(huán)境之間的互相作用，將影響事物的主觀與客觀特色相聯(lián)合，抽象為系統(tǒng)中的智能體，作為系統(tǒng)的基本構(gòu)成單位，經(jīng)過(guò)智能體之間的合作、競(jìng)爭(zhēng)、磋商來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的整體目標(biāo)。在智能體生命周期中引入角色概念［12］，一個(gè)智能體起碼需要飾演一個(gè)角色，可是在其生命周期中，可以依據(jù)不一樣的環(huán)境狀況飾演不一樣的角色。角色的實(shí)例只是存有于同智能體的聯(lián)系中，其生命周期開(kāi)始于智能體類(lèi)實(shí)例化的過(guò)程中。當(dāng)一個(gè)智能體依據(jù)目前需要和一個(gè)角色綁準(zhǔn)時(shí)，此角色的生命周期就此開(kāi)始。當(dāng)環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，該智能體又和此外一個(gè)角色相聯(lián)合，則上一個(gè)角色的生命周期就此宣布終結(jié)，下一個(gè)角色的生命周期開(kāi)始。在智能體的生命周期中，智能領(lǐng)會(huì)飾演不一樣的角色，每個(gè)角色都有自己的履行周期，除非發(fā)生異樣中斷。鑒于角色的觀點(diǎn)，給出一個(gè)某平臺(tái)中的智能體構(gòu)造：智能體從外界獲撤信息;而后依據(jù)其目標(biāo)來(lái)規(guī)劃選擇一個(gè)角色，對(duì)外推行反響;相對(duì)應(yīng)角色的方法被激發(fā)來(lái)達(dá)成對(duì)外界的反響;智能體的屬性和外界決議將會(huì)依據(jù)行為反應(yīng)推行調(diào)整。智能體模型的建立1)角色模型經(jīng)過(guò)角色模型可以將系統(tǒng)分解成各個(gè)角色模塊以及定義每個(gè)智能體的角色區(qū)分。角色區(qū)分描繪了一個(gè)智能體怎樣被分解成為子模塊，以及這些子模塊組合在一同的方式。每個(gè)角色起碼同一個(gè)功能相聯(lián)系，不一樣的角色擔(dān)當(dāng)不一樣的責(zé)任。在絕大部分狀況下，智能體同角色之間是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，可是一些密切有關(guān)的角色為了方便和模塊化，可以封裝到一個(gè)智能體之中。2)交互模型它描繪了智能體和角色之間的交互體制。智能體有一些功能一定經(jīng)過(guò)互相之間的交互才可以實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過(guò)交互，智能體可以獲守信息，而后更新內(nèi)部狀態(tài)(信念，目標(biāo)和水平)，而后調(diào)整自己來(lái)對(duì)外界推行反響。交互體制供給了適合的條件來(lái)保障智能體之間的交互，這是協(xié)作的基礎(chǔ)。經(jīng)過(guò)交互模型，確立智能體之間的接口，找到和糾正運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的錯(cuò)誤和潛伏的通訊瓶頸。這個(gè)模型關(guān)于智能體之間的管理是至關(guān)重要的。3)狀態(tài)模型它供給一種描繪智能體內(nèi)部工作流和角色變換體制的手段。同時(shí)，狀態(tài)模型可以反應(yīng)出外界事件對(duì)智能體內(nèi)部狀態(tài)所產(chǎn)生的影響。要注意，1個(gè)交互對(duì)應(yīng)于2個(gè)智能體的狀態(tài)變換。每個(gè)狀態(tài)擁有輸入，輸出，前提和結(jié)果。智能體的狀態(tài)依靠于它的輸入和前提狀態(tài)。作為對(duì)輸入事件的一個(gè)反響，智能體依據(jù)目前狀態(tài)可以決定是轉(zhuǎn)到一個(gè)不一樣的角色仍是連續(xù)保持目前狀態(tài)。依據(jù)這些規(guī)則，推導(dǎo)出每個(gè)角色的功能和角色類(lèi)的繼承框架。事例設(shè)計(jì)與剖析艦船作戰(zhàn)系統(tǒng)的情形描繪經(jīng)過(guò)對(duì)一個(gè)簡(jiǎn)單的試驗(yàn)來(lái)詳盡說(shuō)明“鑒于角色的面向智能體”軟件剖析方法。事例以“我軍2艘軍艦在追擊敵方1艘軍艦”為背景，剖析要點(diǎn)在于艦船作戰(zhàn)系統(tǒng)怎樣可以對(duì)各樣狀況做出適合的反響，各個(gè)智能體可以互相協(xié)作，共同達(dá)成任務(wù)。作戰(zhàn)情形如圖3所示。我軍的2艘軍艦在一片海疆中協(xié)作追擊敵方的1艘艦艇，兩者速度基真同樣。在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，當(dāng)我軍艦只與敵艦在同一個(gè)格子時(shí)，表示追上了敵艦，我軍獲勝;不然算敵艦逃脫。在這片海疆中行進(jìn)，需要繞開(kāi)阻礙物，圖中黑色部分代表阻礙物，白色部分代表通道，這些信息儲(chǔ)存在代表環(huán)境的一個(gè)矩陣構(gòu)造中，每個(gè)格子都用一個(gè)種類(lèi)值來(lái)表示阻礙或許通道。我軍艦只和敵艦在挪動(dòng)地點(diǎn)時(shí)，都需要獲取自己四周方格的種類(lèi)信息，以判斷可否行進(jìn)。當(dāng)我軍艦只與敵艦之間的距離小于4時(shí)，會(huì)互相發(fā)現(xiàn)對(duì)方。當(dāng)我軍的1艘軍艦發(fā)現(xiàn)敵艦時(shí)，會(huì)立刻通知另1艘軍艦趕來(lái)增援。這是一個(gè)顯然的并發(fā)系統(tǒng)，我軍與仇敵的行動(dòng)同步推行，又互相限制，可以依據(jù)多智能系統(tǒng)統(tǒng)來(lái)推行分析建模。每個(gè)智能體都有自己的意向和行為，有的目的相悖，有的目的同樣。由于智能體之間的交互擁有不確立性，采納面向?qū)ο蟮姆椒ㄍ菩衅饰觯灤鲬?zhàn)系統(tǒng)的構(gòu)造會(huì)變得十分錯(cuò)亂，難以控制。采納“面向智能體”的剖析設(shè)計(jì)，可以比較清楚地描繪出整個(gè)構(gòu)造框架，并且便于擴(kuò)展。下邊就逐個(gè)介紹整個(gè)系統(tǒng)的詳細(xì)剖析設(shè)計(jì)流程?？梢院芮宄乜闯鲋悄荏w的目標(biāo)，分解的角色以及每個(gè)角色所實(shí)現(xiàn)的功能。分別出4個(gè)智能體，2個(gè)代表我軍艦只;1個(gè)代表敵艦，1個(gè)代表環(huán)境。我軍艦只的目標(biāo)是抓住敵艦。為了實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，一定達(dá)成以下任務(wù)：可以偵探到敵艦的蹤影;同友艦交換信息;發(fā)現(xiàn)敵艦后能追上它。為了完成每個(gè)任務(wù)，分配了3個(gè)角色：信息、指揮和武器。信息角色擔(dān)當(dāng)信息獲取和信息辦理的任務(wù)，負(fù)責(zé)發(fā)現(xiàn)阻礙物和仇敵的行跡;指揮角色承擔(dān)指揮決議的任務(wù)，還負(fù)責(zé)同友艦推行磋商，共同行動(dòng)，共享信息等;武器角色則擔(dān)當(dāng)消滅仇敵的任務(wù)，依據(jù)當(dāng)時(shí)的詳細(xì)狀況采納不一樣的作戰(zhàn)策略。交互模型模型目的：描繪智能體之間的交互方式，怎樣獲取自己所需要的信息。經(jīng)過(guò)交互圖可以找出任何潛伏的通訊瓶頸，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可能惹起的問(wèn)題，以便推行更正。如圖5所示，暗影部分代表協(xié)調(diào)者，方塊代表各個(gè)智能體，由用于交互的函數(shù)和基層通訊原語(yǔ)構(gòu)成。智能體之間在邏輯層的交互用虛線表示，實(shí)質(zhì)基層通訊體制用實(shí)線表示，經(jīng)過(guò)交互介質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。虛線上的單詞表示通訊原語(yǔ)，數(shù)字表示交互的先后序次。我軍艦只與環(huán)境之間的交互主要包含：InformNayPosition( )，通知環(huán)境自己的目前地點(diǎn)坐標(biāo);GetEnemyPosition( )，獲取敵艦的目前地點(diǎn)坐標(biāo);GetGridType( )，從環(huán)境獲取四周方格的種類(lèi)，判斷是阻礙物仍是通路，可否行進(jìn)。敵艦與環(huán)境之間的交互采納近似方式。狀態(tài)模型表現(xiàn)了我軍艦只智能體跟著詳細(xì)環(huán)境的變化而連續(xù)改變自己的狀態(tài)。整個(gè)狀態(tài)圖由信息角色、指揮角色和武器角色3個(gè)角色圖構(gòu)成，每個(gè)角色內(nèi)部又包含了角色自己的狀態(tài)變換圖。我軍艦只智能體每挪動(dòng)1格作為1個(gè)行為周期，在這個(gè)周期內(nèi)，角色變換可能發(fā)生2～3次。第一是信息角色與環(huán)境智能體交互，咨詢?cè)诳捎^察范圍內(nèi)能否有敵艦，假如有，就獲取了最新的敵艦地點(diǎn);接著就是轉(zhuǎn)到指揮角色，觀察友艦?zāi)芊裰罃撑灥牡攸c(diǎn)，并懇求救助;接著由武器角色擔(dān)當(dāng)攻擊任務(wù)。當(dāng)我軍艦只智能體處于指揮角色時(shí)，就與友艦交換信息，以求獲取最新的敵艦地點(diǎn)信息，假如兩方都沒(méi)有，則仍保持原有信息，轉(zhuǎn)到信息角色。在信息角色階段，先以我軍艦只智能體所在地點(diǎn)為中心，判斷四周8個(gè)格子中哪1個(gè)沒(méi)有阻礙，可以行進(jìn)。而后依據(jù)敵艦的方向選擇下一步行進(jìn)的最正確地點(diǎn)。最后向迫近敵艦的方向挪動(dòng)1格，達(dá)成本周期的任務(wù)，假如敵艦就在這個(gè)格子中，則獲獲成功。智能體模型的實(shí)行成效及注意事項(xiàng)經(jīng)過(guò)上述智能體模型的構(gòu)造可以看出，它切合程序設(shè)計(jì)中的開(kāi)放關(guān)閉原則(Open-ClosedPrinciple，OCP)，既可以很好地利用已有的種類(lèi)和對(duì)象，做到最大水平上的重用;又擁有很好的擴(kuò)展性，可以依據(jù)需要來(lái)增添所需角色，而不會(huì)影響軟件系統(tǒng)構(gòu)造。但這個(gè)模型也存有以下缺點(diǎn)：1)智能體問(wèn)題求解和智能體BDI狀態(tài)之間的關(guān)系還沒(méi)有獲取充分表達(dá)。具體的應(yīng)用常常是面向問(wèn)題求解的，假如問(wèn)題求解和智能體的BDI狀態(tài)不可以聯(lián)合在一同，那么BDI狀態(tài)的描繪只好是“早熟的數(shù)學(xué)”，不可以為開(kāi)發(fā)人員所接受。2)智能體模型和詳細(xì)的智能體構(gòu)造之間沒(méi)有明確的映照關(guān)系，使實(shí)質(zhì)智能體建筑者難以用軟件實(shí)現(xiàn)智能體理論者提出的抽象智能體模型。從BDI理論模型出發(fā)而形成的軟件模型與解決的軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中的詳細(xì)問(wèn)題相離開(kāi)，詳細(xì)表此刻：由于智能體理論描繪和實(shí)質(zhì)系統(tǒng)構(gòu)造之間缺少清楚的關(guān)系，軟件模型幾乎不可以對(duì)現(xiàn)有的軟件智能體的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)起到指導(dǎo)和考證作用，而只是成為軟件實(shí)現(xiàn)邏輯模塊的一個(gè)名詞而已。3)實(shí)踐表示，用邏輯語(yǔ)言描繪智能體BDI的形式化方法與軟件實(shí)現(xiàn)之間存有較大距離。BDI模型自己幾乎不支持軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中所碰到的一些根天性問(wèn)題，如由于并行性和網(wǎng)絡(luò)計(jì)算等特色帶來(lái)的軟件復(fù)雜性問(wèn)題，又如提高軟件粒度重用問(wèn)題以提高開(kāi)發(fā)效率的問(wèn)題或軟件功能考證的可保護(hù)性問(wèn)題。結(jié)語(yǔ)固然“面向智能體”的剖析方法的確擁有“面向?qū)ο蟆彼痪邆涞暮枚鄡?yōu)勢(shì)，可是目前其實(shí)不可熟，難以在實(shí)質(zhì)項(xiàng)目中應(yīng)用。要改變這類(lèi)場(chǎng)面，第一要把研究“面向智能體”的剖析方法同研究智能體模型自己區(qū)分開(kāi)來(lái)。智能體模型自己主假如研究策略選擇方面，是多變的，跟著人們對(duì)智能體理解的連續(xù)深入，新的模型會(huì)連續(xù)浮現(xiàn)，這就造成鑒于某種固定智能體模型的軟件剖析方法比較僵化，靈巧性差，很簡(jiǎn)單被裁減。可是智能體在整個(gè)軟件系統(tǒng)構(gòu)架中的地點(diǎn)和作用一般是相對(duì)穩(wěn)固的，可以建立一個(gè)智能體在軟件系統(tǒng)構(gòu)造中的構(gòu)件模型，作為實(shí)質(zhì)智能體到軟件系統(tǒng)構(gòu)造的一個(gè)映照，這個(gè)模型較穩(wěn)固，即便智能體模型自己連續(xù)變化，但都可以映照到這個(gè)構(gòu)件模型上，防止了面向智能體剖析方法的改動(dòng)。其次，把智能體的研究同人工智能區(qū)分開(kāi)，在實(shí)質(zhì)項(xiàng)目中，其實(shí)不需要智能體擁有多高的智能，或許具備智能體的全部屬性，應(yīng)當(dāng)依據(jù)項(xiàng)目的實(shí)質(zhì)需要來(lái)對(duì)智能體的屬性推行棄取，并且要盡可能地利用目前已經(jīng)比較成熟的各樣軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)，以降低軟件開(kāi)發(fā)成本。本文從鑒于角色觀點(diǎn)和智能體技術(shù)出發(fā)，對(duì)軟件開(kāi)發(fā)推行