(1.1.1.34)-第12章 Agent 技 術(shù)人工智能導(dǎo)論

第12章Agent技術(shù)

12.1什么是Agent12.2Agent的類型12.3Agent的結(jié)構(gòu)12.4多Agent系統(tǒng)12.5Agent的實(shí)現(xiàn)工具12.6Agent技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用12.7智能機(jī)器人簡(jiǎn)介12.1什么是Agent

Agent一詞的主要意思是“代理（人）”，但我們這里的Agent還具有更多的含義。簡(jiǎn)單來說，Agent是一種一種具有智能的實(shí)體。這種實(shí)體可以是智能軟件、智能設(shè)備、智能機(jī)器人或智能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等等，甚至也可以是人。

Agent的概念由Minsky在其1986年出版的《思維的社會(huì)》一書中提出。Minsky認(rèn)為社會(huì)中的某些個(gè)體經(jīng)過協(xié)商之后可求得問題的解，這些個(gè)體就是Agent。他還認(rèn)為Agent應(yīng)具有社會(huì)交互性和智能性。從此，Agent的概念便被引入人工智能和計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，并迅速成為研究熱點(diǎn)。國內(nèi)人工智能文獻(xiàn)中對(duì)Agent的翻譯或稱呼有智能體、主體、智能Agent等，現(xiàn)在則逐漸趨向于不翻譯而直接使用Agent。

Agent的抽象模型是具有傳感器和效應(yīng)器，處于某一環(huán)境中的實(shí)體。它通過傳感器感知環(huán)境；通過效應(yīng)器作用于環(huán)境；它能運(yùn)用自己所擁有知識(shí)進(jìn)行問題求解；它還能與其它Agent進(jìn)行信息交流并協(xié)同工作。因此，Agent應(yīng)具有如下基本特性：(1)自主性亦稱自治性，即能夠在沒有人或別的Agent的干預(yù)下，主動(dòng)地自發(fā)地控制自身的行為和內(nèi)部狀態(tài)，并且還有自己的目標(biāo)或意圖。(2)反應(yīng)性:即能夠感知環(huán)境，并通過行為改變環(huán)境。(3)適應(yīng)性能根據(jù)目標(biāo)、環(huán)境等的要求和制約作出行動(dòng)計(jì)劃，并根據(jù)環(huán)境的變化，修改自己的目標(biāo)和計(jì)劃。(4)社會(huì)性一個(gè)Agent一般不能在環(huán)境中單獨(dú)存在，而要與其它Agent在同一環(huán)境中協(xié)同工作。而協(xié)作就要協(xié)商，要協(xié)商就要進(jìn)行信息交流，信息交流的方式是相互通信。

12.2Agent的類型從Agent理論模型分為反應(yīng)型、思考型（或認(rèn)知型）和兩者復(fù)合型。從特性來看，Agent可分為以下幾種類型：(1)反應(yīng)式Agent。Agent能夠?qū)Νh(huán)境主動(dòng)進(jìn)行監(jiān)視，并能做出必要的反應(yīng)。反應(yīng)式Agent最典型的應(yīng)用是機(jī)器人(例如機(jī)器昆蟲）。(2)BDI型Agent。

有信念（Belief，即知識(shí)）、愿望（Desire，即任務(wù)）和意圖（Intention，即為實(shí)現(xiàn)愿望而想做的事情）的Agent。它也被稱為理性Agent。這是目前關(guān)于Agent的研究中最典型的智能型Agent，或自治Agent。BDIAgent的典型應(yīng)用：在Internet網(wǎng)上為收集信息的軟件Agent。(3)社會(huì)Agent是由多個(gè)Agent構(gòu)成的一個(gè)Agent社會(huì)，各Agent有時(shí)有共同的利益（共同完成一項(xiàng)任務(wù)），有時(shí)利益互相矛盾（爭(zhēng)奪一項(xiàng)任務(wù)）。因此，這類Agent的功能包括協(xié)作和競(jìng)爭(zhēng)。辦公自動(dòng)化Agent是協(xié)作的典型例子，多個(gè)運(yùn)輸（或電信）公司Agent爭(zhēng)奪任務(wù)承包權(quán)是競(jìng)爭(zhēng)的典型。(4)演化Agent

具有學(xué)習(xí)和提高自己能力的Agent。單個(gè)Agent可以在同環(huán)境的交互中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，提高自己的能力。但更多的學(xué)習(xí)是在多Agent系統(tǒng)，即社會(huì)Agent之間進(jìn)行的。模擬生物社會(huì)（如蜜蜂和螞蟻）的多Agent系統(tǒng)是演化Agent的典型例子。(5)人格化Agent

不但有思想，而且有情感的Agent。這類Agent研究得比較少，但是有發(fā)展前景。在故事理解研究中的故事人物Agent是典型的人格化Agent。12.3Agent的結(jié)構(gòu)由于Agent的多樣性，很難給出一個(gè)統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)模型。思考型Agent的一個(gè)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)模型見圖圖12―1思考型Agent結(jié)構(gòu)模型示意圖12.4多Agent系統(tǒng)

Agent的一個(gè)顯著特點(diǎn)就是它的社會(huì)性。所以，Agent的應(yīng)用主要是以多個(gè)Agent協(xié)作的形式出現(xiàn)。因而多Agent系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱MAS）就成為Agent技術(shù)的一個(gè)重點(diǎn)研究課題。另一方面，MAS又與分布式系統(tǒng)密切相關(guān)，所以，MAS也是分布式人工智能（DAI）的基本內(nèi)容之一。1.多Agent系統(tǒng)的特征多Agent系統(tǒng)是一個(gè)松散耦合的Agent網(wǎng)絡(luò)，這些Agent通過交互、協(xié)作進(jìn)行問題求解（所解問題一般是單個(gè)Agent能力或知識(shí)所不及的）。其中的每一個(gè)Agent都是自主的，它們可以由不同的設(shè)計(jì)方法和語言開發(fā)，可能是完全異構(gòu)的。多Agent系統(tǒng)具有如下特征：(1)每個(gè)Agent擁有解決問題的不完全的信息或能力；(2)沒有系統(tǒng)全局控制；(3)數(shù)據(jù)是分散的；(4)計(jì)算是異步的。2.多Agent系統(tǒng)的研究內(nèi)容多Agent系統(tǒng)的理論研究是以單Agent理論研究為基礎(chǔ)的，所以，除單Agent理論研究所涉及的內(nèi)容外，多Agent系統(tǒng)的理論研究還包括一些和多Agent系統(tǒng)有關(guān)的基本規(guī)范，主要有以下幾點(diǎn)：(1)多Agent系統(tǒng)的定義；(2)多Agent系統(tǒng)中Agent心智狀態(tài)包括與交互有關(guān)的心智狀態(tài)的選擇與描述；(3)多Agent系統(tǒng)的特性以及這些特性之間的關(guān)系；(4)在形式上應(yīng)如何描述這些特性及其關(guān)系；(5)如何描述多Agent系統(tǒng)中Agent之間的交互和推理。3.多Agent系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)(1)Agent網(wǎng)絡(luò)

Agent之間都是直接通信的。對(duì)這種結(jié)構(gòu)的Agent系統(tǒng)，通信和狀態(tài)知識(shí)都是固定的，每個(gè)Agent必須知道消息應(yīng)該在什么時(shí)候發(fā)送到什么地方，系統(tǒng)中有哪些Agent是可以合作的，都具備什么樣的能力等。(2)Agent聯(lián)盟結(jié)構(gòu)不同于Agent網(wǎng)絡(luò)，其工作方式是：若干相距較近的Agent通過一個(gè)叫做協(xié)助者的Agent來進(jìn)行交互，而遠(yuǎn)程Agent之間的交互和消息發(fā)送是由各局部Agent群體的協(xié)助者Agent協(xié)作完成的。(3)黑板結(jié)構(gòu)和聯(lián)盟系統(tǒng)有相似之處，不同的地方在于黑板結(jié)構(gòu)中的局部Agent把信息存放在可存取的黑板上，實(shí)現(xiàn)局部數(shù)據(jù)共享。12.5Agent的實(shí)現(xiàn)工具

Agent的實(shí)現(xiàn)（即編程）工具可分為兩類：一類是專用的面向Agent的程序語言，另一類則是現(xiàn)有的通用面向?qū)ο蟪绦蛘Z言（或其擴(kuò)充）。已知的專用Agent編程語言有:Agent描述語言ADL、Agent處理控制語言PCL和Agent通信語言SACL（中科院計(jì)算所開發(fā)［史忠植，1998年］）、AGENT0、PLACA（PLAnningCommunicatingAgentlanguage[Thomas1993]）

KQML（KnowledgeQueryandManipulationLanguage，國際上比較流行的Agent通信語言，美國ARPA的知識(shí)共享計(jì)劃的一部分）等。12.6Agent技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

Agent技術(shù)是一種新的智能技術(shù)，目前的熱點(diǎn)課題主要是Agent的理論模型、多Agent系統(tǒng)及其開發(fā)應(yīng)用。Agent的理論模型研究:主要有邏輯方法和經(jīng)濟(jì)學(xué)方法兩種。BDI型Agent就是基于邏輯方法而提出的一種Agent模型，被稱為理性Agent。多Agent系統(tǒng)的主要課題是其問題求解機(jī)制，包括組織形式、協(xié)商協(xié)調(diào)機(jī)制、學(xué)習(xí)機(jī)制等有關(guān)的理論和方法學(xué)。

Agent技術(shù)與傳統(tǒng)的人工智能技術(shù)是互相滲透、相輔相成的。一方面，在Agent的設(shè)計(jì)中要用到許多傳統(tǒng)的人工智能技術(shù)，如模式識(shí)別、機(jī)器學(xué)習(xí)、知識(shí)表示、機(jī)器推理、自然語言理解等；另一方面，有了Agent概念以后，傳統(tǒng)的人工智能技術(shù)又可在Agent技術(shù)的支持下，提高到一個(gè)新的水平。12.7智能機(jī)器人簡(jiǎn)介1.智能機(jī)器人的概念一般將機(jī)器人的發(fā)展分為3個(gè)階段:第一階段:機(jī)器“手”，以固定程序工作，不具有外界信息的反饋能力；第二階段:機(jī)器人具有對(duì)外界信息的反饋能力，即有了感覺，如力覺、觸覺、視覺等；第三階段:“智能機(jī)器人”，具有自主性，有自行學(xué)習(xí)、推理、決策、規(guī)劃等能力。這也正符合Agent的條件，所以，現(xiàn)在把智能機(jī)器人也作為一種Agent。2.機(jī)器人感知機(jī)器人的感知包括對(duì)外界和對(duì)自身的感知。感知機(jī)能是靠傳感器來實(shí)現(xiàn)的。因而，機(jī)器人傳感器可分為內(nèi)部傳感器和外部傳感器兩大類。內(nèi)部傳感器用來感知機(jī)器人的內(nèi)部狀態(tài)信息，包括關(guān)節(jié)位置、速度、加速度、姿態(tài)和方位等。3.機(jī)器人規(guī)劃機(jī)器人規(guī)劃也稱機(jī)器人問題求解。感知能力使機(jī)器人能夠感知對(duì)象和環(huán)境，但要解決問題，即產(chǎn)生適應(yīng)對(duì)象和環(huán)境的動(dòng)作，還要依靠規(guī)劃功能。規(guī)劃就是擬定行動(dòng)步驟。實(shí)際上它就是一種問題求解技術(shù)，即從某個(gè)特定問題的初始狀態(tài)出發(fā)，尋找或構(gòu)造一系列操作（也稱算子）步驟，達(dá)到解決問題的目標(biāo)狀態(tài)。4.機(jī)器人控制機(jī)器人控制包括位置控制和力控制。位置控制就是對(duì)于路徑規(guī)劃給出的運(yùn)動(dòng)軌跡（即路徑），控制機(jī)器人的肢體（如機(jī)械手）產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作。力控制則是對(duì)機(jī)器人的肢體所發(fā)出的作用力（如機(jī)械手的握力和推力）大小的控制。運(yùn)動(dòng)控制涉及機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性，所以，運(yùn)動(dòng)控制研究需要許多運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)知識(shí)。