A többágens rendszerek (MAS) célja a független folyamatok koordinálása. Az ügynök egy számítógépes entitás program vagy robot formájában. Egy ágens azért tekinthető autonómnak, mert képes alkalmazkodni a környezete megváltozásához. A MAC egy sor számítógépes folyamatból áll, amelyek egy időben történnek és egy időben léteznek, közös erőforrásokat osztanak meg és kommunikálnak egymással. A MAC fő problémája az ügynökök közötti koordináció formalizálása.
Több ügynököt tartalmazó rendszerek meghatározása
A MAC a szoftverfejlesztés előremutató megközelítése olyan összetett tartományokban lévő alkalmazásokhoz, ahol az egymással kölcsönhatásba lépő alkalmazáskomponensek autonóm és elosztott, dinamikus és bizonytalan környezetben működnek, meg kell felelniük bizonyos szervezeti szabályoknak és törvényeknek, valamint csatlakozhatnak és kiléphetnek több ügynökből álló rendszer futás közben.
Példák az ilyen alkalmazásokra olyan rendszerek, amelyekmenedzselje és optimalizálja a villamosenergia-termelést és -elosztást a fogyasztók vagy rendszerek között, amelyek optimálisan tervezik a terhelést a közlekedési rendszerekben. A többügynökes rendszerek fejlesztése külön ügynökök, szervezetek és környezetek létrehozását igényli.
A programozási nyelvek programozási konstrukciókat biztosítanak az egyes ágensek társadalmi és kognitív fogalmak, például információk, célok, opciók, normák, érzelmek és döntési szabályok tekintetében történő megvalósításához.
A többügynökös szervezetek társadalmi és szervezeti koncepciókat tekintve rendelkeznek olyan szerepekkel, amelyek normákkal, kommunikációs protokollokkal, erőforrásokkal rendelkeznek, amelyek monitorozás alatt állnak. A kifejlesztett programozási nyelvek és keretrendszerek ügynökalapú szimulációk létrehozására szolgálnak számos folyamatos termelési ágazathoz: villamosenergia, kohászat, egészségügy, internet, közlekedés, forgalomirányítás és komoly játékok.
MAS abban különbözik az együgynökes rendszerektől, hogy több ügynökük van, amelyek egymás céljait és cselekvéseit modellezik. Általános forgatókönyv szerint az ügynökök között közvetlen interakció léphet fel. Az egyetlen ágens szempontjából a többágens rendszerek abban különböznek a legjelentősebben az egyágenses rendszerektől, hogy a környezet dinamikáját más ágensek is meghatározhatják. A tartományban rejlő bizonytalanságon kívül más ágensek szándékosan, előre nem látható módon befolyásolják a környezetet.
Így tehát minden MAC dinamikus környezettel rendelkezőnek tekinthető, ami jellemző a moderntöbbügynökös rendszerek. Bármilyen számú ügynök lehet, különböző mértékű heterogenitással, akár közvetlen kommunikációs lehetőséggel, akár anélkül.
MAS architektúra
Az ügynököket kognitív modellel kell felszerelni:
- hiedelmek;
- kívánságok;
- szándékok.
Egyrészt a környezetről szóló "hiedelmeket" olvassa, amelyek tudásának és felfogásának az eredménye, másrészt a "Vágyak" halmazát. Ennek a két halmaznak a keresztezése a „szándékok” új halmazát eredményezi, amelyek azután közvetlenül cselekvésekké alakulnak.
Az ügynököknek kommunikációs rendszerrel kell rendelkezniük. Számos speciális nyelv létezik erre a célra: Language Query and Manipulation Language (KQML). Nemrég terjesztették a FIPA-ACL szabványt, amelyet a FIPA Alapítvány az Intelligens Fizikai Ügynökökért hozott létre. A többágens rendszerek felépítésének ez utóbbi elve a beszédaktusok elméletén alapul.
Az alkalmazkodás problémája kényes kérdés, amely jelenleg sok kutatás tárgya. Példát hozhatunk néhány biológiai és számítógépes vírusra, amelyek képesek alkalmazkodni a mutáns környezethez.
Végül, a MAC hatékony megvalósítása, bár szigorúan véve nem része a rendszerarchitektúrának, figyelmet érdemel a sok programozási nyelvben, amelyeket a mesterséges intelligencia tanulmányozására fejlesztettek ki. Különösen a LISP nyelv említésre kerül. Ezeket az építészeti elemeket egy kognitív rendszerre alkalmazzákügynökök.
Az ügynökök kategóriái vagy modelljei
Az ágensek osztályozása két kritériumon alapul: kognitív ágenseken vagy reagenseken, amelyek egyrészt teleonómikus viselkedést vagy reflexet mutatnak. A kognitív és reaktív megkülönböztetés lényegében az ágens számára elérhető világ reprezentációja. Ha az egyén a világ „szimbolikus reprezentációjával” van felruházva, amelyből érvelést tud megfogalmazni, akkor kognitív ágensről beszélünk, míg ha csak „szubszimbolikus reprezentációja” van, vagyis csak az észleléseire korlátozódik, reaktív ágensről beszélünk. Ez a kognitív és reaktív megkülönböztetés a többágens rendszerek két elméleti iskolájának felel meg.
Az első az "okos" ágensek alapvető megközelítését támogatja az együttműködés szociológiai szempontból. A másodikban a nem intelligens ágensek halmaza (hangya típusú) "okos" viselkedésének kialakulásának lehetőségét vizsgálják. A második különbség a viselkedési viselkedés és a reflex között elválasztja a szándékos viselkedést, az explicit célok elérését az észlelési viselkedéstől. Így az ágensek tendenciái kifejezetten kifejeződhetnek ágensekben, vagy éppen ellenkezőleg, a környezetből származhatnak. Különböző típusú ügynököket csoportosító táblázat:
- Kognitív ágensek.
- Reaktív ágensek.
- Telenomikus viselkedés.
- Szándékos ügynökök.
- Irányított ügynökök.
- Reflex viselkedés.
- Agents "modules".
- Trópusi ágensek.
A kognitív ágensek többnyire szándékosak, pl.rögzített céljaik vannak, amelyeket igyekeznek elérni. Néha azonban olyan moduloknak nevezett ügynököket használnak, amelyeknek elképzelésük van "univerzumukról" konkrét célok nélkül. Segíthetnek például az "univerzum" más ügynökeinek kérdéseire válaszolni.
A reagensek működtetőkre és trópusi anyagokra oszthatók. Az ösztönös ágensnek meghatározott küldetése lesz, és viselkedést vált ki, ha úgy látja, hogy a környezet már nem felel meg a kijelölt célnak. A trópusi ágens csak a környezet lokális állapotára reagál, például ha van fény, akkor fut. A motiváció forrása a "küldetést" végző hajtóügynökök belső esetében csak a környezetre vonatkozik.
Szervezeti paradigmák
Az ilyen rendszerek kifejlesztésével különféle szervezeti paradigmák alakultak ki. A többügynökes rendszerek ezen struktúrái adják meg az ágensek közötti kapcsolatok és interakciók keretét.
Hierarchiák. Ebben a modellben az ügynökök egy fastruktúra szerint hierarchikusan helyezkednek el, amelyben minden csomópont ügynök, és engedélyhivatkozással rendelkezik az utódcsomópontokon. Ez a modell tönkreteszi a rendszer általános célját.
A holarchia közeledik a hierarchiához. Nincs jogosultsági kapcsolat egy ügynök és alcsoportja között.
A koalíció olyan ügynökök ideiglenes szövetsége, akik összefognak és együttműködnek, mert személyes érdekeik találkoznak. A koalíció értékének nagyobbnak kell lennie, mint az ügynökkomponensek egyedi értékeinek összege.
A gyülekezetek nagyon hasonlítanak a koalíciókhoz ésparancsokat. Azonban állandónak szánják őket, és általában több céljuk is van. Ezenkívül az ügynökök be- és kiléphetnek gyülekezetekből, és egyszerre többhez is tartozhatnak.
A társadalom különböző ágensek halmaza, amelyek kölcsönhatásba lépnek és kommunikálnak. Különböző céljaik vannak, nem azonos szintű ésszerűséggel és képességekkel rendelkeznek, de mindannyian betartják a közös törvényeket (normákat).
A szövetségi ügynökök autonómiájuk egy részét a csoportjuk delegáltjának adják. A csoportügynökök csak a delegáltjukkal lépnek kapcsolatba, aki viszont más csoportok küldötteivel.
Az értékesítési ügynökök olyan termékeket kínálnak, amelyeket a vevők képviselői igényelhetnek. Ez a fajta szervezet lehetővé teszi például valós piacok szimulálását és a különböző kereskedési stratégiák összehasonlítását.
A mátrix szervezeti ügynökei hierarchikusak. Azonban a fent bemutatott hierarchiától eltérően, ahol egy ügynök csak néhány másik ügynöknek van alárendelve, az egy mátrixszervezetben lévők több másik ágensnek is alá vannak vetve.
Kombinációk – Ez a kombinált szervezet a fenti stílusok közül sok keveredik. Ez lehet például egy koalíció vagy a csapatok hierarchiája.
Mesterséges intelligencia
A kognitív tudomány célja a mesterséges intelligencia természetének és működésének megértése, amely a belső információkat dolgozza fel, hogy célszerűvé tegye. Sok fogalom illik ehhez a leíráshoz: emberek, számítógépek, robotok, szenzoros rendszerek,a lista végtelen. A kognitív tudósok számára különösen érdekes rendszerek egyik típusa a mesterséges én-agens, amely az információra hat.
Egy intelligens ügynök (IA) tapasztalatai alapján képes döntéseket hozni, és különféle helyzetekben választhat cselekvéseket. Ahogy a „mesterséges” kifejezés is sugallja, az érdeklődésre számot tartó autonóm ágenseket nem a természet hozta létre. Ezért mesterséges ágens minden, amit az emberek hoznak létre, és képesek az általa észlelt információk, saját tapasztalatai, döntései és cselekedetei alapján cselekedni.
A természeten kívüli intelligencia területe biztosítja a szükséges technikai ismereteket a kívánt típusú ügynökök programozási nyelvre, kapcsolódó szoftverekre és megfelelő architektúrára (hardverre és kapcsolódó szoftverekre) való lefordításához az ügynök valós vagy szimulált világban való megvalósításához.
Az észlelés világának környezete
Az ágens bármi, ami érzékelőkön keresztül beveszi a környezetet, és effektorokon keresztül hat rá, ami elég egyszerűen hangzik. Az ügynöknek ez a definíciója a gépek széles körét fedi le, a termosztátoktól az olyan tárgyakig, amelyek ténylegesen megtanulják a viselkedés egy kis repertoárját.
Az érzékelők olyan eszközök, amelyeket egy ügynök használ a világukról való információgyűjtésre. A billentyűzet és a kamera érzékelőként működhet, ha hozzá vannak rendelve az ügynökhöz. A rendszer válaszának végén az előadók az ágens által a környezet befolyásolására használt eszközök. Példák az effektorokramonitor, nyomtató és robotkar.
Általában a környezet az ügynök tartománya vagy világa. Ezeket a területeket – legalábbis egyelőre – bizonyos típusú helyzetekre kell korlátozni, hogy elkerüljük a mindennapi világ korlátlan lehetőségeit.
Autonóm Befolyásoló Rendszer
Az autonóm ügynök „egy olyan rendszer a környezetben és annak része, amely érzékeli ezt a környezetet, és idővel aszerint cselekszik, hogy végrehajtsa saját programját, és befolyásolja azt, amit a jövőben tapasztal. Franklin és Greisser e definíciója az intelligens ágensek összes alapvető funkcióját tükrözi, kivéve szociabilitásukat. Ez jó közelítést ad a fejlesztés alatt álló sokféle mesterséges intelligencia fő jellemzőiről.
Az ilyen ügynökök érzik a környezetüket. De itt az érzékszervi adatok vagy észlelések nemcsak más tárgyakra vonatkozó adatokat foglalják magukban, hanem magának az ágensnek a környezet állapotára gyakorolt hatását is. Az érzékelők lehetnek szervesek, például szemek és fülek, valamint ezek idegi processzorai, vagy mesterségesek, például digitális számítógépbe ágyazott videó- és hangprocesszorok. A környezet lehet egy nagyon korlátozott terület, például egy zárt tér, vagy nagyon összetett, például egy tőzsde vagy egy aszteroidagyűjtemény. Az érzékelőknek meg kell egyeznie azon objektumok típusával, amelyekkel az ügynök kölcsönhatásba lép.
Reflex típusú interakció
A reflektornak összetettebb mechanizmusa van. Közvetlen dinamika helyetta környezettel kapcsolatban megkeresi a szabálylistában, hogy mit kell tennie. A reflexágens egy adott észlelésre programozott válasszal válaszol. Még akkor is, ha egy adott észlelésre több ezer lehetséges válasz létezik, az ügynöknek beépített listája van a helyzet-akciószabályokról, hogy végrehajtsa azokat a válaszokat, amelyeket a programozó már figyelembe vett. A helyzet cselekvési szabály alapvetően hipotetikus imperatívusz.
A reflex szerek valóban nem túl fényesek. Egyszerűen nem bírják az újdonságot. Az intelligens ügynök kevésbé kifinomult unokatestvéreinek jellemzőit tartalmazza, de nem annyira korlátozott. A napirend szerint jár el. Vannak céljai, amelyeket aktívan követ. A célalapú ügynök ismeri a környezet aktuális állapotát és azt, hogy a környezet hogyan működik. Olyan fontos stratégiákat vagy célokat követ, amelyeket nem lehet azonnal elérni. Ez az ügynököt aktívvá teszi, nem csak reaktívvá.
Cél funkcionális segédprogram
Bonyolultabb ügynököknél a háztartási intézkedést alkalmazzák a környezetben végrehajtható különféle műveletekre. Ez az összetett ütemező egy szolgáltatásalapú ügynök. A szolgáltatásalapú ügynök minden forgatókönyvet kiértékel, hogy megtudja, mennyire teljesíti a jó eredmény eléréséhez szükséges bizonyos kritériumokat. Az olyan dolgok, mint a siker valószínűsége, a forgatókönyv teljesítéséhez szükséges erőforrások, az elérendő cél fontossága, az ehhez szükséges idő, mind beszámíthatók a hasznossági függvény számításaiba.
MertMivel a programozó jellemzően nem tudja megjósolni a világ összes állapotát, amellyel egy ügynök találkozik, a szabályok száma, amelyeket egy reflexügynökhöz meg kell írni, csillagászati számú lenne még olyan egyszerű területeken is, mint a találkozók ütemezése vagy a szállítási útvonalak és ellátások megszervezése.
Alap vezérlőkör
Az intelligens ügynök definícióját figyelembe véve vegyük figyelembe Michael Vuladrich ügynökelméleti szakember által 2000-ben írt alapvető vezérlőhurkot:
- őrizz békét;
- belső világmodell frissítése;
- szándékos szándék elérése;
- eszközöket/célokat használjon a szándékok tervrajzának elkészítéséhez;
- végrehajtja a tervet;
- fejezze be a folyamatot.
Ez a minta némi értelmezést igényel. Az ügynök megfigyeli a világot – ez azt jelenti, hogy érzékelői segítségével észleléseket gyűjt. Az érzékelő lehet egy digitális számítógéphez csatlakoztatott billentyűzet vagy egy robothoz csatlakoztatott vizuális processzor. Bármi lehet, ami lehetővé teszi az ügynök számára, hogy összegyűjtse a világ reprezentációit. A belső modell frissítése azt jelenti, hogy az ügynök új felfogást ad a világról alkotott észlelési sorozatához és programozott információihoz.
Multi-Agent fejlesztési platformok
AnyLogic egy nyílt forráskódú többügynököt és többkomponensű CORMAS szimulációs szoftver, amely a SmallTalk objektum-orientált programozási nyelven alapul.
A DoMIS egy többügynökös rendszertervező eszköz, amely a "komplex rendszerek működési vezérlésére" összpontosít, és a B-ADSC tervezési módszeren alapul.
A JACK egy programozási nyelv és fejlesztői környezet kognitív ágensek számára, amelyet az Agent Oriented Software fejlesztett ki a Java nyelv ügynök-orientált kiterjesztéseként.
A GAMA egy nyílt forráskódú modellező platform (LGPL), amely térben explicit, ügynök-alapú modellezési környezetet kínál, amely GIS-adatokat használ az ügynökök és környezetük leírására.
A JADE (Java Agent DEVELOPMENT) egy Java nyelven alapuló, nyílt forráskódú többügynök-fejlesztő keretrendszer.
A szabvány hét modellje
A kutatás evolúciós folyamata során több beleszólás történik egy megbízható és magasabb minőségi szintet képviselő rendszer létrehozásához. A folytatódó tendencia a meglévő módszerek kiegészítése vagy kiterjesztése, amelyeknek sikerült megszilárdítaniuk a döntéshozat alt a fejlesztésen belül.
A módszertani szabvány érthető és egyszerű módon lehetővé teszi MAC létrehozását, nemcsak természetes nyelv használatával, hanem a rendszerspecifikációt segítő leírássablonok használatával is.
A módszertani szabvány hét problémamodellt vagy azok megoldását kínálja a MAC felépítéséhez:
- Egy vállalatot vagy szervezetet leíró forgatókönyv-modell.
- A célok és célkitűzések modellje meghatározza és leírja az organikus struktúrát.
- Az ügynökmodell az embereket és az autonóm rendszereket határozza meg.
- A példakép célokat és célkitűzéseket társít egy adott ügynökhöz.
- A szervezeti modell azt a környezetet írja le, amelyhez az egyes ügynökök hozzá vannak rendelve.
- Az interakciós modell leírja a kapcsolatot, hangsúlyozva az ügynökök közötti koordinációjukat.
- A tervezési modell határozza meg az ügynököt és a hálózati architektúrát.
Példák az ügynökök közötti interakcióra
A MAS az autonóm ágensek közötti interakció szimulálására szolgál. A többágens rendszerek alkalmazása például a szociológiában lehetővé teszi a közösséget alkotó különféle ágensek paraméterezését. Megszorítások hozzáadásával megpróbálhatja megérteni, mi lesz a leghatékonyabb összetevő a várt eredmény eléréséhez. Kísérletezzenek olyan forgatókönyvekkel, amelyeket valós emberek nem tudnának megvalósítani akár technikai, akár etikai okokból.
Az elosztott IA azért jött létre, hogy megoldja a nagy, monolitikus, nem természetes intelligenciaprogramok – végrehajtás, terjesztés és központosított vezérlés – bonyolultságát. Egy összetett probléma megoldásához néha könnyebb viszonylag kis programokat (ügynököket) létrehozni együttműködésben, mint egyetlen nagy, monolitikus programot. Az autonómia lehetővé teszi a rendszer számára, hogy dinamikusan alkalmazkodjon a környezet előre nem látható változásaihoz.
A játékiparban számos és változatos példa van a többügynököt tartalmazó rendszerekre. Videojátékokban és filmekben használják őket, beleértve a MASSIVE szoftvert is, például a Gyűrűk Ura trilógiában a tömeg mozgásának szimulálására. Ők is lehetnekcégek használják például a webhelyeket böngésző ügyfelek viselkedésének nyomon követésére.
A MAS a pénzügyek világában is használatos. Például a MetaTrader 4 platform lehetővé teszi szakértő ügynökök használatát az automatizált kereskedésben, amelyek követik a Forex árfolyamokat
A rendszer használatának előnyei
Az IA-kutatásban az ágens-alapú rendszertechnológiát a szoftverrendszerek koncepciózásának, tervezésének és megvalósításának új paradigmájaként fogadták el. A multi-MAS megközelítés előnyei:
- Megosztja a számítási erőforrásokat és képességeket az összekapcsolt ügynökök hálózatán keresztül.
- Lehetővé teszi több meglévő örökölt rendszer összekapcsolását és interoperabilitását.
- Különböző területeket fed le, beleértve a repülőgépek karbantartását, az e-pénztárcák könyvelését, a katonai aknamentesítést, a vezeték nélküli kommunikációt és kommunikációt, a katonai logisztikai tervezést, az ellátási lánc menedzsment rendszert, az együttműködésen alapuló küldetéstervezést, a pénzügyi portfólió kezelését.
A kutatás során az ágensalapú rendszerek IA technológiája a szoftverrendszerek koncepciózásának, tervezésének, megvalósításának és többügynökös tanulásának új paradigmájaként került elfogadásra.
Így a MAC szoftverügynökök lazán összekapcsolt hálózata, amelyek kölcsönhatásba lépnek a problémák megoldása érdekében az egyes problémakészítők egyéni képességein vagy tudásán túl.
