Гибридные агенты и архитектуры

Работа

по дисциплине «МУЛЬТИАГЕНТНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ»

на тему:

«Гибридные агенты и архитектуры»

Содержание

 

1. Введение……………………………………………………………..……...3
2. Развитие и внедрение программных агентов………………………...…..4
3. Гибридные агенты и архитектуры…………………..………………….....9
4. Недостатки гибридных архитектур……………………………………...12
5. Заключение………………………………………………………………..24
6. Список литературы……………………………………………………….25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

 

Архитектура предполагает особую методологию построения автономного агента. Она определяет, как проблема может быть разбита на частные проблемы, т.е. как конструкция агента может быть разбита на модули компонентов и как эти модули должны взаимодействовать. Полный набор модулей и их взаимодействия должны дать ответ на вопрос о том, как данные сенсоров и текущее внутреннее действия агента (выходы эффекторов) и его будущее внутреннее состояние. Архитектура охватывает методы и алгоритмы, поддерживающие эту методологию.

• Реактивный агент
• Думающий агент
• Гибридный агент

Гибридный агент состоит из:

• Комбинация реактивного и думающего агентов
• Агент состоит из нескольких подсистем
• Думающие подсистемы, которые создают планы и принимают решения посредством символьных рассуждений
• Реактивные подсистемы, которые способны критически реагировать на события без сложных рассуждений
• Многослойные архитектуры

 

 

 

 

 

 

1. Развитие и  внедрение программных агентов.

Идеи программных агентов вообще и интеллектуальных агентов, в частности, привлекательны, так как позволяют людям делегировать им свои полномочия по решению сложных задач. Однако разработка MAC и действительно интеллектуальных агентов требует специальных знаний и является сложной ресурсоемкой задачей. Ведь программные агенты — новый класс систем программного обеспечения (ПО), которое действует от лица пользователя. Они являются мощной абстракцией для «визуализации» и структурирования сложного. Но если процедуры, функции, методы и классы — известные абстракции, которые разработчики ПО используют ежедневно, то программные агенты — это принципиально новая парадигма, неизвестная большинству из них даже сегодня.

Вместе с тем развитие и внедрение программных агентов было бы, по-видимому, невозможно без предыдущего опыта разработки и практического освоения концепции открытых систем [Орлик, 1997], которые характеризуются свойствами:

•    расширяемости/масштабируемости (возможность изменения набора составляющих системы);

•    мобильности/переносимости (простота переноса программной системы на разные аппаратно-программные платформы);

•    интероперабельности (способность к взаимодействию с другими системами);

•    дружелюбности к пользователю/легкой управляемости.

Одним из результатов внедрения концепции открытых систем в практику стало распространение архитектуры «клиент—сервер» [Орлик, 1997]. В настоящее время выделяются следующие модели клиент-серверного взаимодействия:

•    «Толстый клиент — тонкий сервер». Наиболее часто встречающийся вариант реализации архитектуры клиент—сервер. Серверная часть реализует только доступ к ресурсам, а основная часть приложения находится на клиенте.

•    «Тонкий клиент — толстый сервер». Модель, активно используемая в связи с распространением Интернет-технологий и, в первую очередь, Web-броузеров. В этом случае клиентское приложение обеспечивает реализацию интерфейса, а сервер объединяет остальные части приложений.

При создании MAC могут с успехом использоваться обе модели, хотя в настоящее время чаще применяется вторая. Но независимо от используемой модели средства разработки и исполнения распределенных приложений, которыми, как правило, являются MAC, опираются на статический подход (позволяют передавать только данные приложений) или динамический подход (обеспечивают возможности передачи исполняемого кода).

При динамическом подходе МАС-приложения используют парадигму мобильных агентов. Часть исследователей считают, что мобильные агенты обеспечивают более прогрессивный метод работы в сетевых приложениях. Другие авторы отмечают, что мобильные агенты привносят опасность с точки зрения обеспечения секретности информации и загруженности сети [Chess et. al. 1995].

Понятно, что одни и те же функциональные возможности в большинстве случаев могут быть реализованы как посредством мобильных, так и статических агентов. Использование мобильных агентов может быть целесообразным, если они:

•    уменьшают время и стоимость передачи данных (например, при больших объемах данных вместо передачи всей необработанной информации по сети на хост-источник посылается агент, который выбирает только необходимую информацию и передает ее пользователю);

•    позволяют преодолеть ограничение локальных ресурсов (например, если возможности процессора и объем памяти клиентского компьютера малы, то, может быть, целесообразнее использование мобильных агентов, выполняющих вычисления на сервере);

•    облегчают координацию (например, запросы к удаленным серверам выполняются мобильными агентами как отдельные задачи, а потому не нуждаются в координации);

•    позволяют выполнять асинхронные вычисления (например, запустив агента, можно переключиться на другое приложение и даже отсоединиться от сети, а результат будет доставлен агентом адресату после выполнения задания).

Мобильные агенты являются перспективными для MAC, но в настоящее время нет единых стандартов их разработки и все еще остается нерешенным ряд проблем, таких как легальные способы перемещения агентов по сети, верификация агентов (в частности, защита от передаваемых по сети вирусов), соблюдение агентами прав частной собственности и сохранение конфиденциальности информации, которой они обладают, перенаселение сети агентами, а также совместимость кода агента и программно-аппаратных средств сетевой машины, где он исполняется [Wayner, 1995].

В настоящее время наиболее известными технологиями реализации статических и динамических распределенных приложений являются программирование сокетов, вызов удаленных процедур — RPC (Remote Procedure Call), DCOM (Microsoft Distributed Component Object Model), Java RMI (Java Remote Method Invocation) и CORBA (Common Object Request Broker Architecture) [Maurer et al., 1998]. Вместе с тем с точки'Ърения разработки и реализации MAC наиболее важными, по-видимому, являются последние три — DCOM, Java RMI и CORBA [Gopalan, 1999].

Модель Microsoft DCOM является объектной моделью, которая поддерживается Windows 95, Windows NT, Sun Solaris, Digital UNIX, IBM MVS и др. Основная ее ценность — в предоставлении возможностей интеграции приложений, реализованных в разных системах программирования.

Java RMI-приложения обычно  состоят из клиента и сервера. При этом на сервере создаются  некоторые объекты, которые можно  передавать по сети, либо методы  их определяются как доступные  для вызова удаленными приложениями, а на клиенте реализуются приложения, пользующиеся удаленными объектами. Отличительной чертой RMI является возможность передачи в сети не только методов, но и самих объектов, что обеспечивает в конечном счете реализацию мобильных агентов.

CORBА является частью  ОМА (Object Management Architecture), разработанной  для стандартизации архитектуры  и интерфейсов взаимодействия  объектно-ориентированных приложений. Интерфейсы между CORBA-объектами определяются  через специальный язык IDL (Interface Definition Language), который является языком  описания интерфейсов. Сами интерфейсы  могут при этом быть реализованы  на любых других языках программирования  и присоединены к

CORBA-приложениям. В рамках  стандартов предполагается, что CORBA-объекты  могут коммуницировать с DCOM-объектами  через специальные CORBA- DCOM мосты (Bridges).

Технологии Java RMI и CORBA являются, по-видимому, на сегодняшний день самыми гибкими и эффективными средствами реализации распределенных приложений [Gopalan, 1999]. Эти технологии очень близки по своим характеристикам. Основным преимуществом CORBA является интерфейс IDL, унифицирующий средства коммуникации между приложениями и интероперабельность с другими приложениями. С другой стороны, Java RMI является более гибким и мощным средством создания распределенных приложений на платформе Java, включая возможность реализации мобильных приложений.

В настоящее время еще не вполне ясно, какая из этих концепций «победит» в борьбе за мультиагентные системы. Вмешаться в этот процесс может и модель DCOM, активно «продвигаемая» компанией Microsoft. Но анализ существующих реализаций MAC показывает, что пока более распространенным здесь является подход Java RMI.

Выше кратко обсуждались вопросы стратегии программного обеспечения распределенных приложений. Если же вернуться к проблематике MAC, то все программные средства для их разработки и реализации на современном этапе можно разделить на два больших класса: МАС-библиотеки и МАС-среды. Впечатляющий список сайтов, где представлена информация о том и другом программном обеспечении, как из коммерческих, так и из исследовательских организаций, представлен в Интернет по адресу http://www.reticular.com/.

Оставляя в стороне вопросы проектирования и реализации МАС-библиотек, которые, конечно, являются базисом для создания мультиагентных приложений, но выходят за рамки данного издания, в оставшейся части настоящего параграфа мы сосредоточимся на обсуждении инструментария для построения MAC. При этом нас будут интересовать, в первую очередь, модели, методы и средства поддержки процессов проектирования агентов и мультиагентных систем.

Одним из удачных примеров систем данного класса является, на наш взгляд, инструментарий AgentBuilder компании Reticular Systems, Inc. [AgentBuilder, 1999] — одного из лидеров в этой области, к обсуждению которого мы и переходим.

 

2. Гибридные агенты  и архитектуры.

Гибридные архитектуры объединяют в себе все достоинства реактивных архитектур агентов и архитектур, основанных на знаниях. Основным же недостатком является отсутствие подсистемы моделирования. Наиболее близкими к требуемой для решения поставленной в работе задачи архитектуре агента субъекта инноваций являются InteRRap- архитектура и архитектура Touring Machine.

Но они требуют существенной модификации, касающейся разработки механизма включения в их функциональную структуру имитационного аппарата и механизма связывания его с другими архитектурными компонентами для обеспечения совместимости и надежной работы агента. Гибридные архитектуры позволяют гибко комбинировать возможности всех подходов. Вот почему в последнее время явно прослеживается тенденция  разработки и использования именно гибридных агентных архитектур и систем агентов. К архитектурам данного типа относятся : WILL- архитектура, InteRRap-архитектура, архитектура Touring Machine, IDS-архитектура, композиционная архитектура и др.

Результаты сравнительного анализа архитектур агентов приведены в таблице. На основании проведенного обзора было выявлено, что ни одна из рассмотренных агентных архитектур не обладает требуемой функциональностью для решения поставленной в работе задачи. Ни одна из перечисленных архитектур гибридного типа не позволяет удовлетворить рассмотренные выше специфические требования, предъявляемые как к системам информационной поддержки инноваций, так и к региональным бизнес-структурам, не имеющим в своей основе внутренней моделирующей подсистемы.

Ниже будет рассмотрена разработанная гибридная InteRRap-архитектура интеллектуального агента, включающая в себя имитационный аппарат – Simulation-based Agent Architecture (SAA).

Таблица1.

Сравнительный анализ архитектур агентов.

Недостатки гибридных архитектур связаны с непринципиальным проектированием MAC со всеми вытекающими отсюда последствиями. Так, например, многие гибридные архитектуры слишком специфичны для приложений, под которые они разрабатываются.

Но несмотря на указанные недостатки, гибридные архитектуры позволяют гибко комбинировать возможности всех подходов.

Причина состоит в том, что все гибридные архитектуры выросли из так называемых SCADA систем - систем, состоящих из набора контроллеров и серверов с человеческим лицом - человеко-машинным интерфейсом.

Но этот подход имеет и гораздо более серьезные причины для беспокойства, чем корявость архитектуры и недетерминированная производительность. Эта элементарная манипуляция дает возможность утверждать, что гибридная архитектура 2оо4 имеет уже не второй порядок частоты отказа, а третий.

Поэтому попытки их объединения предпринимаются постоянно и уже привели к появлению разнообразных гибридных архитектур. По сути дела, именно гибридные архитектуры и используются в настоящее время во всех, сколько-нибудь значимых проектах и системах.

Из сопоставления основных характеристик когнитивных и реактивных агентов видно, что синергетические автономные агенты должны обладать гибридной архитектурой, сочетающей достоинства реактивных и когнитивных агентов.

В этом плане налицо тенденция построения интегрированных архитектур агентов, аналогичная современным вариантам интеграции логических и нейросетевых моделей в ИИ.

Изучение задач и установление принципов формирования неклассических (неоднородных, открытых, распределенных, децентрализованных, локально организованных) интеллектуальных систем с гибридными архитектурами в процессе взаимодействия (кооперации) исходных систем и компонентов.