本文是分布式智能软件课程的笔记及心得记录

大纲

• 分布式系统介绍
  • 多Agent系统的技术需求
  • 多Agent系统求解方案
  • Agent定义
  • 多Agent系统(MAS)
• Agent技术概述
  • 广义Agent概念解析
  • 判断Agent
  • 面向Agent软件开发
  • 面向Agent建模技术
• Agent通信与协作
• FIPA
  • FIPA请求交互协议(IP)
  • FIPA合同网交互协议

多Agent系统的技术需求

技术需求：应用系统向复杂性发展的挑战，并表现出新的特征，如

• 分布：数据、资源、处理实体在物理或者逻辑上是分布的，如电子邮件系统，客户端存放发送接收邮件，客户端管理请求组织邮件
• 交互：分布系统为了达到目标和完成任务，处理实体之间需要进行交互以实现合作、协商、竞争等，如电子商务卖卖方议价等
• 动态开放：系统没有明确边界，允许成分动态变化(加入、离开)，如Internet中节点动态加入和离开

多Agent系统求解方案

分布式复杂问题主要有两类求解方案：

• 自顶向下——分布式问题求解(DPS)：将一个复杂问题求解任务在多个合作、共享的模块间划分
• 自底向上——多Agent系统(MAS)：研究自主的Agent之间智能行为的协调，为了一个全局目标自主的Agent共享知识协作求解问题

Agent定义

驻留在某一环境下能够自主、灵活地执行动作以满足其设计目标的行为实体
如物理Agent——空调的恒温调节器，植物Agent——睡莲的奇特习性，软件Agent——游戏中的AI角色等

多Agent系统(MAS)

两个或者多个相对独立同时又相互作用的Agent所构成的系统

如物理系统——空调设备Agent与恒温调节器Agent，软件系统——病毒防护中病毒数据维护Agent、文件实时保护Agent和病毒分析清理Agent等

广义Agent概念解析

广义Agent定义是驻留在某一环境下能够自主、灵活地执行动作以满足其设计目标的行为实体

• 行为实体：Agent是具有一组动作和具备动作实施能力的实体
• 自主性：Agent能根据其内部状态和环境输入决定自身状态、控制自身行为
• 灵活性：Agent能感知环境并对环境中发生的事件作出实时反应，能与环境中其余Agent进行交互、通信
• 驻留环境：Agent能与环境持续交互(感知环境输入、对环境产生影响)
  

判断Agent

• 是否具有独立心智：Agent运行时不受外界敢于，对其行为是否执行、何时执行有自主控制能力
• 是否与外界交互：Agent能感知环境变化(输入)，根据环境变化做出相应反应(输出)

面向Agent软件开发

软件开发技术的发展轨迹

Object对象存在的不足：

• 没有区分现实中的实体：现实世界的实体映射到OO世界中都是数据和操作的集合类(Object)，但是没有根据实体是否有独立心智而加以区分这些集合类，这些集合类可以被分为只能被动调用和可以自发执行
• 无法自然模拟现实世界中的感知能力：现实世界的实体在OO世界中无法感知环境变化，如一个类需要感知另一个类的变化需要使用观察者模式(Observer)，但这需要被感知的类提醒感知类，存在逻辑错误

面向Agent建模技术

Agent与Object不同和相关：

• 抽象层级不同
• Object之间交互使用相互调用方法的方式，Agent之间交互使用通信语言
• Object是对于被动实体很好抽象，Agent是对于主动实体的很好抽象
• Object只能外部被动调用，Agent有主动性
• 相关：Agent由对象构成

Agent通信

Agent之间使用Agent通信语言(ACL)进行交互，这种语言基于言语行为理论，不同于Agent内容语言
通讯言语要求：表达合作的意图和内容
通讯行为的影响：通讯行为会影响自身和其他Agent状态，不会直接影响环境状态。非通讯行为会影响自身和环境状态，不会直接影响其他Agent状态
常用的Agent通信语言：当前广泛使用的是FIPA ACL

Agent协作

Agent协作要求每个Agent个体以一直的方式相互作用
Agent协作原因：

• Agent之间可能存在行为冲突
• Agent是相互依赖的
• Agent具有不同的能力和知识
• Agent协作使目标更快达成

Agent协作方法——合同网协作：实现Agent之间任务与资源的分配决定组织结构的协作技术

• 基于分散的市场结构：每个Agent分别承担管理者或合同者角色
• 基本前提：一个Agent不能用本地资源/知识解决问题，它会将问题分解成几个子问题分配给其他拥有相应资源/知识的Agent

分解子问题解决机制——合同机制

FIPA(智能物理Agent基金会)

其核心概念为Agent通信和Agent管理
Agent通信：强调通信行为，如通知(inform)、请求(request)、同意(agree)、不理解(not-understood)和拒绝(refuse)的行为方式
基于Agent通信行为集，FIPA执行了一些交互协议，如请求交互协议、合同网交互协议
Agent管理：FIPA Agent管理框架中Agent可以存活、操作并被有效管理，框架有为Agent创建、注册、定位、通信、迁移、操作建立了相应逻辑参考模型

FIPA请求交互协议(IP)

FIPA请求交互协议(IP)允许一个Agent（发起者）请求(request)另一个Agent（参与者）执行一个动作。参与者处理该请求并决定是同意(agree)还是拒绝(refuse)该请求，若是同意该请求则需返回执行动作结果(failure——失败、inform-done——通知已完成、inform-result——通知结果)

FIPA合同网交互协议

FIPA合同网交互协议描述一个Agent（发起者）期望某些任务由另外的一个或多个Agent（参与者）来完成。

发起者通过征求建议(call for proposals,cfp)通信行为(CA)向m个Agent征求建议，接收到征求建议的n个参与者视为潜在合同合作者产生n条回复，其中j是愿意执行propose通信行为的合同合作者个数，i为拒绝合同的Agent个数，达到要求时限后，发起者对j条回复进行评估，选择l个Agent作为合同合作者发送accept-proposal通信行为，剩余的k个Agent收到reject-proposal通信行为