Основные понятия. Свойства агентов

Интеллектуальный агент многоагентной системы

К настоящему времени, несмотря на все дискуссии, термины «агент» и «интеллектуальный агент» четко не описаны, как, впрочем, не описаны и многие другие ключевые термины в области интеллектуальных систем. Причина такого состояния дел с терминологией достаточно очевидна и состоит в том, что в этих случаях четкую границу провести невозможно. Можно говорить лишь о некоторых "свойствах" программ, претендующих на то, чтобы называться агентом, интеллектуальным агентом или многоагентной системой. Рассмотрим существующие содержательные описания свойств агентов.

На Токийской встрече в октябре 1996 года определение агента было сформулировано следующим образом:

“Агент – это сущность, которая находится в некоторой среде, от которой она получает данные и которые отражают события, происходящие в среде, интерпретирует их и воздействует на среду. Агент может содержать программные и аппаратные компоненты. Отсутствие четкого определения мира агентов и присутствие большого количества атрибутов, с ним связанных, а также существование большого разнообразия примеров агентов говорят о том, что агенты – это достаточно общая технология, которая аккумулирует в себе несколько различных областей”.

Существует еще одно определение агента:

“Агент – это компьютерная система, которая функционирует в некоторой среде, и которая способна к автономно вырабатываемой реакции для реализации целей, ради которых она (компьютерная система) была создана".

Рис. 1. Взаимодействие агента и внешней среды

Заметим, что некоторые из терминов, использованных в этом определении (автономность, тип внешней среды) нуждаются в пояснении. Приведенное определение демонстрируется простой схемой, представленной на рис. 1.

В определении речь идет об агенте, но не об интеллектуальном агенте. Когда говорят об интеллектуальных агентах, то предполагают, что они, помимо автономности, обладают еще, по крайней мере, такими свойствами:

· реактивность (reactivity) – это способность агента воспринимать состояние среды и своевременно отвечать (реагировать) на те изменения, которые в ней происходят.

· способность к интеллектуальному ("разумному") и целенаправленному поведению (pro-activity) ^[4] – способность агента брать на себя инициативу, т.е. способность генерировать цели и действовать рационально для их достижения, а не только реагировать на внешние события. Наличие этого свойства является одним из важнейших показателей уровня интеллектуальности агента. Например, если предусловия, необходимые для успешности действий, исполняемых агентом, перестали выполняться уже после начала действий, то он должен прекратить исполнение бесполезного действия. В этом одно из отличий агента от обычной программы или объекта. Особенно важно это качество агента в среде, которая не может быть полностью наблюдаема. Заметим также, что в некоторых случаях внешняя среда столь сложна, что в ней наделить агента столь "разумным" поведением технически или очень трудно, если возможно вообще.

· способность к общественному поведению (social ability) – это способность агента функционировать в сообществе с другими агентами, обмениваясь с ними сообщениями с помощью некоторого общепонятного (понятного всем агентам системы) языка коммуникаций. Обмен сообщениями может проводиться с различными целями, например, с целью переговоров, уточнения информации, с целью запроса на сервис, согласования кооперативных и частных целей и т.п. Вообще говоря, это одно из ключевых свойств агента.

Для агента очень важно обеспечить рациональное сочетание, баланс реактивного и "разумного" поведения. Крайние случаи могут оказаться одинаково нерациональными: в первом случае поведение агента аналогично поведению менеджера, который реагирует только на текущие потребности, во втором случае агент подобен менеджеру, который ведет сразу много дел, по сути, не заканчивая ни одного из них.

Перечисленные выше свойства агента образуют тот минимальный набор, при наличии которого агента принято называть интеллектуальным^[5]. Дополнительно к ним агент может характеризоваться также рядом других свойств, которые оказываются существенными при построении формальных моделей поведения агента, а также коллектива агентов в многоагентной системе. Главными из них являются так называемые “ментальные" или поведенческие свойства. Эти свойстваиграют ключевую роль в одной из первых строгих моделей поведения агента, названной логикой намерений. К ментальным относятся следующие свойства агентов:

· знания (knowledge) – это постоянная часть знаний агента о себе, о среде, а также, возможно, знания о других агентах. Это та часть знаний, которая не изменяется в процессе функционирования агента;

· убеждения (beliefs) – это знания агента о внешней среде и о других агентах. Эти знания, могут быть недостоверными, изменяться во времени и становиться неверными. Агент должен эти знания постоянно обновлять. Если он не имеет информации, которая формирует его убеждения, то, оставаясь со старыми убеждениями, он может на их основе делать неверные выводы.

Следующие свойства агента принято называть мотивационными.

· желания (desires) – это состояния, ситуации, достижение которых по разным причинам является для агента желательным. Однако желания могут быть противоречивыми в том или ином смысле (быть физически нереализуемыми, взаимно исключать друг друга, конфликтовать по ресурсу, потребному для выполнения различных желаний, по временному фактору и т.п.). Агент может выбирать в качестве в качестве мотивационной компоненты своего поведения только некоторое их непротиворечивое подмножество. Обычно этот выбор агент может делать неединственным образом, а потому он должен обладать соответствующим механизмом для выбора желаний, которые в дальнейшем определяют его поведение.

· намерения (intentions) – это то, что агент или обязан сделать в силу своих обязательств по отношению к другим агентам или он обязан это делать в соответствии со своим выбором (т.е. в соответствии с выбором непротиворечивого подмножества желаний, совместимого с ранее принятыми обязательствами, имеющимися ресурсами, располагаемым временем и т.п.);

· цели (goals) – это конкретное множество конечных и промежуточных состояний, достижение которых агент считает реализацией своих намерений, которые определяют текущую стратегию его поведения;

· обязательства (commitments) – это те задачи, которые агент берет на себя по просьбе или по поручению других агентов в рамках кооперативных целей или целей других агентов в рамках коалиций или альянсов, в которые данный агент входит.

В некоторых приложениях от агента требуется, чтобы он обладал рядом дополнительных свойств. К ним относятся:

· мобильность (mobility) – это способность агента при необходимости мигрировать по сети. Это может потребоваться при поиске информации, необходимой для решения своих задач, при кооперативном решении задач совместно или с помощью других агентов и т.п.

· рациональность (rationality) – это свойство агента действовать так, чтобы достигнуть своих целей, и в рамках своих знаний и убеждений не делать ничего, чтобы избежать достижения своих целей.

Другой важный аспект, дающий представление об агентах, это свойства среды, в которой оперирует или способен оперировать агент. Ранее уже говорилось, агент обычно оперирует в открытой среде, которая характеризуется следующими свойствами.

Наблюдаемость/ненаблюдаемость среды с точки зрения возможности получения информации о ней. Среда наблюдаема, если агент может получить о ней точную и полную информацию в нужное время. Однако такой вариант среды характерен только для искусственных задач. Обычно агент оперирует в среде, которая не является полностью доступной для наблюдения или измерения ее свойств. Причины этого могут состоять как в ограниченности возможностей сенсорной системы агента, так и в сложности самой среды. Например, она может быть многомерной и динамичной. Чем более "доступна" среда для наблюдения, тем проще построить агента, обладающего "хорошими" свойствами.

Детерминированная/недетерминированная среды. В детерминированной среде ее реакция на воздействие со стороны агента вполне предсказуема, в то время как в недетерминированной среде на одно и то же воздействие агента может последовать различная реакция.

Среда с независимым/зависимым множествами состояний. Например, агент, сортирующий электронную почту, имеет конечное множество ситуаций, и сценарии его действий в одной из них никак не связаны со сценариями действий в других ситуациях. Главное отличительное свойство таких сред в том, что в этом случае нет необходимости анализировать влияние одного эпизода действий на характер действий, целесообразных во втором эпизоде. Для среды с зависимыми состояниями это может потребоваться. Именно такой случай имеет место в случае коллектива роботов, которые распознают и транспортируют грузы при их появлении в определенных местах, если при этом взаимное положение грузов на площадке (складе) зависит от порядка прибытия грузов.

Статическая/динамическая среды. Статическая среда – это такая среда, которая не изменяется сама по себе, а может изменяться только агентами. Во втором случае среда изменяется, однако восприятие этих изменений агентами может происходить с запаздыванием, так что в течение каких-то интервалов времени состояние среды может быть иным, чем знания агентов о ней. В таком случае текущее действие агента в этой среде может противоречить новому состоянию.

Дискретная/непрерывная среда. Если внешняя среда имеет конечное множество состояний, то агенту достаточно иметь конечное множество реакций. Примером являются игровые задачи с определенной заранее последовательностью действий, агенты, осуществляющие некоторое обслуживание и др.