Реферат: Многоагентные системы. Процесс самоорганизации в многоагентных системах
Министерство образования Российской Федерации
Волгоградский государственный технический университет
Кафедра “Системы автоматизированного проектирования и
поискового конструирования”
Многагентные системы. Процесс самоорганизации вмногоагентных системах.
Курсовой проект
по дисциплине “Системное программное обеспечение”
Проверил:
к.т.н., доцент
Кудряшева Э. Е.
“___”______________2002г.
Исполнитель:
студент группы ИВТ-36*
****** *.*.
“___”______________2002г.
Волгоград 2002
План
1. Основные термины и определения………………………………….стр.3
2. Введение………………………………………………………………стр.3
3. Определение агента…………………………………………………… стр.4
4. Свойства агентов……………………………………………………… стр.5
5. Понятие многоагентной системы……………………………………стр.7
6. Самоорганизация и кооперация в компании.……………………….стр.8
7. Подход агентов и миров…………..………………………………….стр.11
8. Процесс самоорганизации в мультиагентной системе…………….стр.15
9. Архитектура и интерфейс мультиагентной системы……………….стр.16
10. Примеры применения многоагентнойсистемы…………………….стр.18
11. Заключение……………………………………………………………стр.22
12. Список литературы…………………………………………………… стр.23
Основныетермины и определения
Информация вданной работе была взята из сайтов, указанных в списке литературы, и переведенас английского на русский язык.
Агент(мультиагент) – это аппаратная или программная сущность, способная действоватьв интересах достижения целей, поставленных перед ним владельцем и/илипользователем.
Программныеинтеллектуальные агенты – это новый класс систем программного обеспечения,которое действует либо от лица пользователя, либо от лица системыделегировавшей агенту полномочия на выполнение тех или иных действий.
Мультиагентнаясистема – сложная система, в которой функционируют два или болееинтеллектуальных агентов.
Процесссамоорганизации в мультиагентных системах – внутренняя упорядоченность,согласованность, взаимодействие более или менее дифференцированных и автономныхагентов агентной системы, обусловленной ее строением.
Введение
Мощное иэффективное развитие компаний в современных условиях предполагает высокуюстепень специализации и кооперации работ.
Кооперация — однаиз важнейших сторон современной индустрии, охватывающая все сферы деятельностичеловека: науку и производство, торговлю, услуги и т.д. Проблемы кооперациикомпаний тесно связаны с проблемами их внутренней организации. Чем большенаправлений в деятельности компании, чем сложнее выпускаемые изделия, чемразнообразнее сама деятельность, тем больше роль кооперации, и тем болеевысокоорганизованной должна быть компания. При этом чем болеевысокоорганизованней компания, тем более самостоятельными являются еевнутренние подразделения, тем в большей степени жесткое директивное управлениев ее внутреннем функционировании заменяется на кооперацию.
Вместе с тем,рассматриваемая внешняя и внутренняя кооперация, позволяющие для компанийдобиваться высокой рентабельности — это и постоянная угроза для каждой из них.Достаточно одной из кооперирующих сторон нарушить свои обязательства, и всясложившаяся цепочка взаимодействия начинает рушиться. Для работы в этихусловиях компании должны обладать высокой интеллектуальностью, гибкостью имобильностью, что в результате должно обеспечивать, с одной стороны,возможность постоянной эволюционной адаптации компаний к условиям рынка и, сдругой стороны, возможность совершать революционные и неожиданные дляконкурентов скачки в развитии, резко повышающие конкурентоспособность компании.Последнее становится возможным лишь на основе процесса постоянного внутреннегоразвития (саморазвития) компании, предполагающего способность ксамоорганизации.
Пренебрежениеролью механизмов самоорганизации в компании или их недооценка чреватысерьезными последствиями. Утратив или не развив в себе способность ксамоорганизации, компания умирает. При этом внешне проявляемые стабильность ипроцветание рано или поздно оказываются роковой иллюзией, даже для самых мощныхи известных компаний. Невидимый процесс накопления и обострения внутреннихпроблем и противоречий, вовремя не замеченных и неисправленных, постепенно, каккоррозия, начинает разъедать организацию, и, в один прекрасный день происходитобвал — мощная по своему потенциалу компания рушится по причине, казалось бы,всего лишь одного непродуманно начатого проекта, одного не вовремявозвращенного кредита, наконец, ухода одного из специалистов.
Одним из путейрешения этой проблемы может являться создание интеллектуальных системуправления и поддержки групповой согласованной деятельности нового класса,которые бы не только упрощали для пользователей принятие столь необходимыхсогласованных решений, но и стимулировали процесс самоорганизации компании навсех уровнях деятельности. Как показывается ниже, главным свойством такихсистем становится способность выявлять и разрешать потенциальные конфликты(противоречия) интересов как во внешней. так и внутренней кооперативнойдеятельности компании.
Разработке подходак созданию систем рассматриваемого класса и посвящена настоящая работа.[1]
Определение агентаОбщепринятого определения “агента” еще несуществует. Рассматриваемый в какой-либо системе мультиагент – это аппаратнаяили программная сущность, способная действовать в интересах достижения целей,поставленных перед ним владельцем и/или пользователем. Таким образом, в рамкахмультиагентных систем мы рассматриваем агенты, как автономные компоненты,действующие по определенному сценарию. Классифицируются агенты на четыреосновных типа: простые, умные (smart), интеллектуальные(intelligent) идействительно интеллектуальные(truly intelligent).
Интерес для построения МАС в задачахинженерии знаний представляют в большей степени интеллектуальные идействительно интеллектуальные агенты, которые отличаются тем, что поддерживаютпомимо автономного выполнения, взаимодействия с другими агентами и слежения заокружением – способность использовать абстракции, адаптивность поведения,обучение на прецедентах и толерантность к ошибкам.
Проблемы в создании МАС на принципахискусственного интеллекта состоит в том, что при проектировании точной и полноймодели представления мира, процессов и механизмов рассуждения в нем – оченьтяжело создать адекватную и полную картину мира. Несмотря на явные трудности,идея использовать агентов для решения разноплановых задач очень популярна впоследнее время. Однако задача проектирования МАС и действительноинтеллектуальных агентов требует специальных знаний и является ресурсоемкойзадачей.
Программные интеллектуальные агенты – этоновый класс систем программного обеспечения, которое действует либо от лицапользователя, либо от лица системы делегировавшей агенту полномочия навыполнение тех или иных действий. Они являются, по сути, новым уровнемабстракции, отличным от привычных абстракций типа – классов, методов и функций.Но при этом, разработка МАС позволяет создавать системы обладающиерасширяемостью/масштабируемостью, мобильностью/переносимостью,интероперабельностью, что несомненно очень важно при разработке систем,основанных на знаниях.
Свойства агента
Какими же свойствамидолжен обладать “агент”?
§Автономность: агенты функционируют без прямого вмешательствалюдей или кого-либо другого и владеют определенной способностью контролироватьсвои действия и внутреннее состояние.
§Методы (способы) общения: агенты взаимодействуют с другимиагентами средствами некоторого коммуникационного языка.
§Реактивность: агенты способны воспринимать окружающую среду(которая может быть физическим миром, пользователем, взаимодействующим черезграфический интерфейс, коллекцией других агентов, Іnternet-ом, или, возможно,всем вместе взятым) и адекватно реагировать в определенных временных рамках наизменения, которые происходят.
§Активность: агенты не просто реагируют на изменения среды, но иобладают целенаправленным поведением и способностью проявлять инициативу.
§Индивидуальная картина мира: каждый агент имеет собственнуюмодель окружающего его мира (среды), которая описывает то, как агент видит мир.Агент строит свою модель мира на основе информации, которую получает из внешнейсреды.
§Коммуникабельность и коперативность: агенты могут обмениватьсяинформацией с окружающей их средой и другими агентами. Возможность коммуникацийозначает, что агент должен получать информацию об его окружающей среде, чтодает ему возможность строить собственную модель мира. Более того, возможностькоммуникаций с другими агентами является обязательным условием совместныхдействий для достижения целей.
§Интеллектуальное поведение: поведение агента включает способностьк обучению, логичной дедукции или конструированию модели окружающей среды длятого, чтобы находить оптимальные способы поведения.
Следовательно, каждый агент — это процесс, который владеет(располагает) определенной частью знаний об объекте и возможностью обмениватьсяэтими знаниями с другими агентами.
Классификацию агентов можно провести в двух направлениях — по ихинструментальной реализации (языку программирования агентов) и по основнымприметам, которыми они владеют.
Следует отметить,что на сегодня не существует языка программирования или инструментальнойсистемы разработки, которая бы полностью соответствовала требованиям построенияагентов. С точки зрения принципов распределенного объектно-ориентированногопрограммирования (ООП) необходимость передачи методов может быть существенносокращена в том случае, если может быть обеспечен удаленный доступ к общимметодам посредством передачи ссылок на удаленные объекты, данных экземпляровэтих объектов и их состояний. Однако в дополнение к концепции ООП, каждый агентимеет возможность создания копий самого себя с полной или ограниченнойфункциональностью, обеспечивая возможность настройки на среду путем исключениянеэффективных методов и замены их новыми. Традиционная для ООП схемакласс/объект нарушается, т.к. агент имеет возможность постоянного изменениясценария поведения без его изменения в родительском классе. Многозначноенаследование позволяет создавать экземпляры агентов, смешивая сценарииповедения, схемы наследования и атрибуты, определенные в родительских классах.
Следовательно, система разработки, которая бы полностьюсоответствовала требованиям построения агентов, должна была бы соответствоватьтаким требованиям: обеспечение перенесения кода на различные платформы,доступность на многих платформах, поддержка сетевого взаимодействия,многопотоковая обработка и некоторые другие. Чаще всего в агентных технологияхиспользуются: универсальные языки программирования (Java); языки,“ориентированы на знания”, такие, как языки представления знаний (KIF), языкипереговоров и обмена знаниями (KQML, AgentSpeak, April), языки спецификацийагентов; специализированные языки программирования агентов (TeleScript); языкисценариев и scripting languages (Tcl/Tk); символьные языки и языки логическогопрограммирования (Oz).
Одно из самых главных свойств агента – этоинтеллектуальность. Интеллектуальный агент владеет определенными знаниями осебе и об окружающей среде, и на основе этих знаний он способен определять своеповедение. Интеллектуальные агенты являются основной областью интересов агентнойтехнологии. Важна также среда существования агента: это может быть как реальныймир, так и виртуальный (компьютерный), что является важным в связи со всеобщимраспространением сети Internet. От агентов требуют способности к обучению идаже самообучению. Поскольку обучение обуславливает наличие знаний уобучаемого, то обучаемым или самообучаемым может быть только интеллектуальныйагент.
Свойство умения планировать подразделяет агентов на регулирующие ипланирующие. Если умение планировать не предусмотрено (регулирующий тип), тоагент будет постоянно переоценивать ситуацию и заново вырабатывать своидействия на окружающую среду. Планирующий агент имеет возможность запланироватьнесколько действий на различные промежутки времени. При этом агент имеет возможностьмоделировать развитие ситуации, что дает возможность более адекватнореагировать на текущие ситуации. При этом агент должен учитывать не только своидействия и реакцию на них, но и сохранять модели объектов и агентов окружающейсреды для предсказания их возможных действий и реакций.
Агент может иметь доступ к локальным иглобальным ресурсам. При этом агентов, которые имеют доступ к локальнымресурсам (ресурсы, к которым имеет доступ пользователь, в том числе и сетевые),называют персональными помощниками, они автоматизируют работу текущегопользователя, помогая ему в выполнении некоторых операций. Соответственносетевой агент самостоятельно получает доступ к информации, не доступнойпользователю напрямую либо доступ к которой не был предусмотрен. Важнымсвойством классификации есть мобильность — возможность менять своеместонахождение в окружающей среде. Для программного агента под мобильностьюпонимается возможность передвигаться по сети от компьютера к компьютеру.Переходя от одного компьютера к другому, такой агент может обрабатывать данныеи передавать по сети только результаты своей работы. Система, в которойнесколько агентов могут общаться друг с другим, передавать друг другу некоторуюинформацию, взаимодействовать между собой, называется многоагентной (МАС).
Понятие многоагентной системы
Направление “многоагентной системы”распределенного искусственного интеллекта рассматривает решение одной задачинесколькими интеллектуальными подсистемами. При этом задача разбивается нанесколько подзадач, которые распределяются между агентами. Еще одной областьюприменения МАС есть обеспечение взаимодействия между агентами, когда один агентможет выработать запрос к другому агенту на передачу некоторых данных иливыполнение определенных действий. Также в МАС есть возможность передаватьзнания. Построение программных систем по принципу МАС может быть обусловленоследующими факторами:
· так, некоторыепредметные области применяют МАС в тех случаях, когда логично будет каждого изучастников процесса представить в виде агента. Например, социальные процессы, вкоторых каждый из участников играет свою роль;
· параллельнымвыполнением задач, т.е. если предметная область легко представляется в видесовокупности агентов, то независимые задачи могут выполняться различнымиагентами;
· устойчивостью работысистемы: когда контроль и ответственность за выполняемые действия распределенымежду несколькими агентами. При отказе одного агента система не перестаетфункционировать. Таким образом, логично поместить агентов на различныхкомпьютерах;
· модульностью МАС, чтопозволяет легко наращивать и видоизменять систему, т.е. легче добавить агента,чем изменить свойства единой программы. Системы, которые изменяют своипараметры со временем могут быть представлены совокупностью агентов.Модульность обуславливает легкость программирования МАС.
Мультиагентные системы подразделяются накооперативные, конкурирующие и смешанные. Агенты в кооперативных системахявляются частями единой системы и решают подзадачи одной общей задачи. Понятно,что при этом агент не может работать вне системы и выполнять самостоятельныезадачи. Конкурирующие агенты являются самостоятельными системами, хотя длядостижения определенных целей они могут объединять свои усилия, принимать целии команды от других агентов, но при этом поддержка связи с другими агентами необязательна. Под смешанными агентами понимаются конкурирующие агенты,подсистемы которых также реализуются по агентной технологии. Кроме общения сдругими агентами должна быть реализована возможность общения с пользователем[2]
Самоорганизациии кооперация в компании
Для того, чтобыпонять процесс самоорганизации в мультиагентной системе следует довольнодетально рассмотреть этот процесс в реальным мире, например в какой-нибудькомпании.
Зарождение и развитиекомпаний всегда связано с организацией коллективов людей, объединяющих своиресурсы для достижения общих целей. Все начинается обычно с кооперацииотдельных творческих людей или организации рабочих групп менеджеров испециалистов (в больших компаниях). По мере получения результатов, сложившееся«вольное объединение» трансформируется в малую компанию или новыеподразделения в большой компании, далее — в группу компаний, консорциум и т.д.При этом какова бы ни была форма существования организации, решения на всехуровнях принимаются некоторыми коллективами людей, способных сообщаспланировать и скоординировать свою деятельность при решении общих задач.
Простейшей формойтакой организации коллективов людей являются широко распространенные напрактике рабочие совещания, построенные по принципу «круглого стола».Цель этих совещаний (в отличии от совещаний других видов) состоит в выявлении иразрешении общих проблем (противоречий) в кооперативной деятельности. Амбиции ииерархии здесь отходят на второй план, уступая место знаниям и опыту. Чемглубже дискуссия за «круглым столом», тем более остро обнажаютсяпротиворечия, и тем более продуманными и согласованными будут принимаемыерешения (при условии признания всеми общих правил игры и некоторых другихограничений). Можно утверждать, что на время проведения любого совещания вкомпании как бы организуется новое виртуальное структурное подразделение — временный творческий коллектив специалистов. В результате, возможно незримо, ноименно эти коллективы (а в их лице, бы само «дело») начинаютинтеллектуально управлять компанией. При этом руководитель любого уровня высокоорганизованной компании постепенно приобретает роль арбитра (что вовсе неотрицает его участие в спорах как рядового специалиста), следящего за соблюдениемобщих для всех правил игры в условиях заданных ограничений.
Высшей формойгрупповой коллективной работы самоорганизация. Самоорганизация — основаинтенсивного развития компании, способность компании чутко реагировать наизменения во внешней среде, обоснованно и своевременно изменяя не только своевнешнее поведение, но и основополагающие принципы собственного устройства ифункционирования. В рассматриваемом случае самоорганизация должна проявлятьсебя в самостоятельном создании специалистами новых рабочих групп по каждомунаправлению деятельности компании, независимо от ведомственной принадлежности иуровней подчиненности специалистов (множество открытий и изобретений делаетсяна стыке различных направлений деятельности, если обеспечены условия для общенияспециалистов, пусть на уровне «курилки». Известны примеры, когда сэтой целью компании строят свои производственные здания так, чтобы сотрудникиразличных подразделений чаще могли бы, даже случайно, встречаться).
Таким образом,деятельность компании (или группы компаний) в каждый момент времени можнопредставить конфигурацией «круглых столов» (рабочих групп),относительно постоянно действующих или создаваемых на самое короткое время.Предлагаемый взгляд на структуру организации представлен на рис. 1, гдекольцами обозначены работающие «круглые столы».
Внедрениепринципов самоорганизации в компании должно начинаться не столько с нижнихуровней управления, сколько с момента создания компании, начиная с уровняотдельных специалистов, микрогрупп, небольших отделов и далее (при этом обычнолегче вырастить новую компанию, чем реорганизовать существующую). В идеале, всяструктура такой компании является виртуальной: она есть в каждый моментвремени, но она столь изменчива, что фактически ее нет, как нет и иерархииуправления — управляющие воздействия в равной степени инициируются как«сверху-вниз», так и «снизу-вверх» (если по-прежнему под«верхом» понимать традиционный менеджмент и финансы, а под«низом» — специалистов, технологию и т.п.). Однако, довольно быстроопределяются новые лидеры (с точки зрения знаний и опыта), которые идутнарасхват в постоянно образующиеся «круглые столы». При этом каждыйрядовой сотрудник самостоятельно работает, возможно, в целом множествевертикальных и горизонтальных команд (групп), согласованно принимая важныерешения в пределах своей компетенции и постоянно развиваясь и соответственносовершенствуя собственные должностные инструкции. Любая новая идея, рожденнаядаже на самом нижнем уровне, подхватывается и обсуждается всеми другимизвеньями и, в результате, возможно начинает менять план действий и текущуюструктуру компании, при этом не нарушая ее обязательств перед партнерами… .
Интуитивно ясно,что очень дорогой платой за столь высокую степень согласованности принимаемыхрешений (а следовательно, и организованности компании) являетсяэкспоненциальное возрастание накладных затрат на сам процесс согласованиярешений на всех вертикальных и горизонтальных уровнях компании, так кактеоретически возможно установление отношений «каждый — с каждым». Вобычной повседневной практике компаний столь сложный процесс согласованиярешений просто невозможен (как говорится, «иногда надо и работать!»).В результате весьма распространенным в практике становится феномен«перегруженного руководителя», замыкающего в себе всю«организацию» предприятия. Жизнь всей компании начинает зависеть отодного человека. Доступ к такому руководителю и его ресурсы настолькоограничены, что любые реформаторские идеи, для восприятия которых требуетсяглубокое понимание и, следовательно, время, обычно рано или поздно становятсяпросто обреченными на погибание.
Для таких компанийи руководителей в первую очередь и предназначен предлагаемый ниже подход.Потенциальная мощь самоорганизующегося «коллективного разума»компании способна в конечном счете в тысячи раз превосходить возможностилюбого, даже гениального руководителя. Именно это и заставляет искать новыепути решения проблемы кооперации и самоорганизации компаний, основанные наприменении компьютеров для поддержки согласованной деятельности.
Именно эту схемасамоорганизации взята за основу при разработке моделей деятельности организацийи людей в различных предметных областях в мультиагентных системахинтеллектуальными агентами.
Подход Агентови Миров
В настоящей работедля решения этой проблемы предлагается подход, базирующийся на идее Миров иАгентов деятельности.
В отличии отизвестных подходов, данный подход реализуется созданием общего Мирадеятельности кооперирующих сторон и Миров деятельности каждой из них, т.е.путем создания единой комплексной среды деятельности менеджеров и специалистов,обеспечивающей воспроизводство главных компонент процесса деятельности каждогопредприятия и взаимопонимание между людьми. Использование ИнтеллектуальныхАгентов в комбинации с Мирами действий и рассуждений позволяет менеджераммоделировать все три главные ипостаси кооперации: коллективное поведение,мышление и коммуникацию участвующих сторон. За счет этого каждой из сторон насвоего Агента может быть возложена миссия согласования большинства возникающихпроблем, для чего ниже рассматривается возможность реализации виртуальногокруглого стола, предлагающего Агентам общий Мир действия.
В рассматриваемомподходе мир действий — это модель среды деятельности, базирующаяся на знаниях.Главное ее отличие от традиционных систем моделирования состоит в том, что этасистема содержит модель пространства и предоставляет прямой доступ к объектамМира в этом пространстве для выполнения действий, моделируя реакцию на этивоздействия в соответствии с законами Мира. Модели физической реальности,позволяющие моделировать эффект присутствия субъекта деятельности, обычноназывают виртуальными.
Рассмотримконструкцию предлагаемых Миров более подробно. Принципы построения ифункционирования Миров кратко могут быть описаны следующим образом:
— Мир состоит изобъектов, способных взаимодействовать друг с другом в соответствии с законамиМира; для пользователя Миры представляются сценами, состоящими из заданныхобъектов, с определенными отношениями между ними, и объектами, потенциальноприменимыми в сцене;
— объекты Мираопределяются своими свойствами, обеспечивающими их способность вступать вовзаимодействие с другими объектами; состояния объектов определяются ихсвойствами и отношениями; потенциально возможные свойства объектов определяютсязаконами Мира, действующими в сцене;
— законы Миразадаются сценариями действий, которые определяются как правила измененийсостояния объектов Мира; более простые сценарии позволяют составлять болеесложные сценарии;
— отношения междуобъектами определяют связи между ними; наиболее распространенными отношениямиявляются «целое-части», «принадлежность», «меры»и ряд других;
— основныеконцепты выражаются в атрибутах вещества, пространства и времени, энергии и информации.
Представленныебазовые категории позволяют конструировать Миры действий в различных предметныхобластях. Рассмотренные принципы позволяют также создавать Миры рассуждений,такие как Механика и Оптика, Алгебра и Геометрия и т.д. Эти же принципы оказываютсяпригодными для построения Миров экономики и политики, технологии и торговли ит.п.
Фактически, присоздании Мира конкретного сектора рынка или Мира отдельного предприятия,строится полипредметная база знаний (в форме семантической сети), которая вдальнейшем и используется в рассуждениях Агентов. Ее основное отличие отпринятых подходов состоит в ориентации на описание «действий» ииспользование соответствующей логики действий, т.е. в сочетании декларативных ипроцедурных знаний.
Рассмотрим теперьсоответствующую модель устройства памяти и мышления Агента, условно названныевыше «Табло сознания» индивидуума.
В структуре памятиАгента выделены следующие компоненты (рис. 5):
/>
— долгосрочнаяпамять Агента, содержащая полные семантические сети предметных областей знаний;эта память пополняется знаниями в процессе обучения Агента и постояннотрансформируется и систематизируется, через нее, как через сито, пропускаютсявсе входные факты;
— память (пространство)сознания, содержащая образы объектов Миров, являющаяся среднесрочной. В этойпамяти содержатся описания сцены в каждом из Миров (также в форме семантическойсети) и здесь же выполняются основные умственные операции над образамиобъектов;
— память фактов, атакже память сценариев — наиболее часто изменяемые структуры памяти(оперативная память). В памяти фактов находятся исходные и конечные, а такжевсе промежуточные факты, получаемые в процессе рассуждений и расчетов; памятьсценариев также подвергается преобразованиям, в первую очередь, связанным собобщением и конкретизацией сценариев;
— памятьгенетических знаний — это жестко встроенные в систему и неизменяемые знания,здесь — знания о конструкции и функционировании Миров.
Общие принципымышления Агента являются вполне традиционными и включают следующие три основныефазы (рис. 6):
/>
рис. 6
— восприятие, впроцессе которого осуществляется построение модели сцены в загруженном Мире;
— познания, в процессекоторого формируется сценарий действий субъекта для достижения поставленныхцелей;
— исполнения, впроцессе которого осуществляется исполнение намеченного сценария с постояннымсопоставлением ожидаемых и наблюдаемых результатов.
Однако, в отличииот других систем, в настоящей системе реализация этих фаз осуществляется черездва базовых механизма: абстрагирования и конкретизации, тесно связанных междусобой. Образно говоря, мышление Агента напоминает движение поршней в двигателе:вверх путем абстрагирования, вниз — путем конкретизации и т.д.
При«послойных» рассуждениях основное время тратится на выполнениеумственных операций — действий с образами объектов (понятиями), которыеизменяют состояния сцены и, тем самым, ограничивают применение дедуктивныхрассуждений. Используемая при этом логика действий также существенно отличаетпредлагаемую модель от традиционных дедуктивных систем.
Еще одна важнаяособенность предлагаемой модели — ориентация на выявление противоречий. Врассмотренной выше системе деятельности типовыми являются противоречия междузнаниями и орудиями, целями и средствами деятельности, сценариями действийиндивида и его внутренними интериоризованными способностями и ряд других.
Типология этихпротиворечий исходно задается в системе и далее постоянно пополняется.
Процесссамоорганизации в мультиагентной системе
Для моделированияпроцесса переговоров между членами временно организуемых рабочих групп или ихАгентами в разрабатываемой мультиагентной системе реализуется виртуальныйкруглый стол. Виртуальный круглый стол может реализовываться как черезлокальную, так и через глобальную сети (рис. 7).
/>
Процедурасогласования решений организуется следующим способом:
1) конфигурируетсяначальная сцена общего для всех Агентов Мира действий и задаются цели (задача),общие ресурсы и ограничения;
2) каждый изАгентов считывает состояние сцены и запускает процесс восприятия, планированиядействий и их исполнения (при этом загружаются и перезагружаются необходимыеМиры знаний и строится модель исходной сцены в этих Мирах); первый из Агентов,спланировавший свою деятельность делает первый ход, предлагая первое действиеиз своего сценария;
3) если действиеудовлетворяет общим ограничениям и не вызывает противоречий с планами другихАгентов, оно считается предварительно принятым. Если нарушены общиеограничения, Агент обязан поменять свои планы, если эти ограничения ненарушены, необходимо решить, кто будет вынужден изменять свои планы: первыйАгент или другие, сделавшие свои ходы ранее;
4) очередныеАгенты делают свои ходы, выполняя очередные действия из своих сценариев. Есликакой-либо Агент вынужден поменять свое решение на каком-либо ходу, делаетсяоткат всего процесса переговоров для этого этапа и весь процесс согласованияначинается вновь и т.д.
5) процесссогласования заканчивается, когда достигнута заданная цель.
Очевидно, чтоданная процедура связана с возможным перебором всех вариантов решений — скорость ее сходимости зависит от глубины базы знаний и интеллектуальныхспособностей Агентов. Для людей подобная процедура оказывается слишкомтрудоемкой. В данном же случае, один и тот же Агент менеджера или специалистаможет принимать участие одновременно в целом ряде рабочих совещаний.
Чтобы в полноймере ощутить проблему, достаточно представить себе объем согласований,выполняемых, например, при разработке месторождений нефти, когда за круглымстолом могут оказаться геофизик и бурильщик, специалист по прокладкетрубопроводов и строитель, экономист и социолог, специалист по охранеокружающей среды и т.д. Что будет, если спустя полгода общих усилий выясняется,что один из проектировщик заложил в сценарий неверные данные и всем другимтакже придется начинать заново? Не меньше согласований происходит при подготовкебольших сделок и в рассматриваемых примерах, если в этот процесс вовлекаютсявсе потенциальные участники кооперации.
Несмотря наналичие множества других сложностей, связанных со сходимостью данного процесса,разрабатываемая система не знает этой главной проблемы и реализует его,например, через Internet, независимо от местоположения участников переговоров.
Архитектура иинтерфейс мультиагентной системы
Предлагаетсяследующая архитектура интеллектуальной системы поддержки согласованнойкооперативной работы, позволяющая моделировать деятельность и рассужденияспециалистов или менеджеров с целью выявления потенциальных конфликтов междуними (рис. 8):
База знаний СД — содержит описания среды деятельности, целей и задач, знаний и орудий, сценариевдействий, а также всех других компонент рассмотренной выше структуры системдеятельности;
Моделирующаяподсистема — позволяет моделировать процессы деятельности (поведения субъектовдеятельности);
Подсистема расчетови рассуждений — позволяет моделировать процессы рассуждений (мышления субъектовдеятельности);
Управляющаяподсистема — реализует процессы поддержки согласования решений (процедурывиртуального круглого стола — процедуры коммуникации субъектов деятельности).Кроме того, данная подсистема выполняет функции конструктора Миров иконструктора сцен Миров;
Интерфейснаяподсистема — обеспечивает взаимодействие с пользователем;
Сцены СД — текущиесцены деятельности.
Как видно изпредлагаемой схемы, основные компоненты структуры системы связаны с основнымимоделируемыми компонентами деятельности: поведением, мышлением и коммуникацией.
Аналогичнымобразом устроен и интерфейс системы (рис. 9), в котором выделены следующиеосновные поля:
/>
Поле задания — формализованная постановка задачи;
Поле действия — рабочее поле для построения сценариев действий (здесь представлен интерфейсодной из подсистем для моделирования деятельности коммерческой компании,работающей в сфере агропродукции), в котором создаются и моделируются сценыобщего Мира действий и индивидуальных Миров рассуждений;
Поле Агентов — здесь отображаются Агенты текущей рабочей группы, которые либо самиактивизируются при совершении каких-либо действий или рассуждений, либо могутбыть активизированы по инициативе пользователя;
Магазин объектов — список возможных партеров по кооперации (или внутренних подразделенийкомпании), которые могут быть размещены в рабочем поле;
Магазин договоров- список возможных отношений между компаниями (договора учредительские,кредитные и лизинговые, договора реализации, договора купли-продажи и т.д.) ит.д.
В рассматриваемойподсистеме пользователь может вызвать в начальный момент, например, пиктограмму(модель) банка, птицефабрики, торгового дома и магазина. Далее конфигурироватьначальную сцену для моделирования, описав интересующие его отношения междуними. Например. торговый дом может взять кредит в банке, осуществить оптовуюзакупку товара на птицефабрике, отдать товар на реализацию в магазин. Припоявлении крупного оптового покупателя товара птицефабрики, он вводится всистему и при этом моделируется возможность успешной реализации соответствующейсделки.
Все операцииосуществляются путем активизации соответствующих пиктограмм, что открывает длякаждого объекта его индивидуальное поле действий. При этом, например, можно вручном режиме осуществить взятие кредита или отгрузку товара, приобрести акциикакого-либо предприятия и т.п.
В системной частименю имеются клавиши доступа к базе знаний (для режимов просмотра идообучения), конфигурирования моделируемых параметров, помощи пользователю иряд других.
Примерыприменения многоагентной системы
В настоящее времявыполняется несколько проектов по разработке многоагентной системы моделированияпроцессов кооперации и самоорганизации. В этих проектах участвуют следующиекомпании:
Компания по разработке мультимедиа компакт-дисков со смежным производством печатной и видео продукции. Крупная коммерческая компания, занимающаяся экспортом и импортом продуктов питания, а также инвестициями в производство агропродукции. Холдинговая компания, владеющая крупным магазином бытовой электроники, рестораном и сервис-центром.Главная задачаэтих систем – организация деятельности круглых столов с привлечениемспециалистов из различных подразделений компании и поддержка процессапереговоров между ними.
Ниже приведеныпримеры взаимодействия между системами, создаваемыми для различных компаний иих работниками.
Пример 1
Менеджер помаркетингу обнаруживает, что на рынке вот-вот появится компакт-диск.аналогичный недавно запущенному в производство в компании. Ввод этой информациив систему, актуализирует весь ряд подразделений компании, связанных с расчетомприбыльности проекта, его реализацией, рекламой продукта и т.п.
Система ведетсписок подразделений, согласовывающих решение и состояние этого вопроса. Помере движения вопроса по подразделениям, система пересматривает важность другихдел сотрудников в соответствии с их должностными инструкциями, отдаваяприоритет решению данного вопроса.
В результатепроводимых обсуждений данный проект может быть остановлен вовсе, либо,наоборот, завершен в ускоренные сроки с привлечением дополнительных внешнихспециалистов и концентрацией других ресурсов, что в свою очередь вноситсущественные коррективы в деятельность всех подразделений.
Организованныесистемой рабочие группы представлены на рисунке 10.
/>
Пример 2
Менеджеры,ежедневно заключающие контракты на оптово-розничную продажу продуктов питания,открывая систему, видят все множество заключенных контрактов с состояниемкаждого из них, а также складывающуюся общую ситуацию на рынке и в компании.Цель каждого из них — максимизировать прибыль по своей сделке (от сумм которыхони получают комиссионные). Однако, в ряде случаев, максимизация прибыли поодной из сделок, может принести убытки компании в целом.
Во избежании этойситуации каждый из менеджеров должен промоделировать свою сделку на фоне общейдеятельности, задавая планируемый сценарий по шагам. Результаты моделированиякаждого шага показывают, насколько соотносится сделка с имеющимися враспоряжении менеджера кредитными ресурсами, складскими помещениями,холодильниками, транспортом и т.д. В случае возникновения противоречий, сделкиранжируются и заново пересогласовываются с другими менеджерами и ответственнымиза соответствующие ресурсы, а далее утверждаются и окончательно упорядочиваютсяпо времени.
Рабочие группы(«круглые столы»), организованные системой в процессе решения этойпроблемы представлена на рисунке 11.
/>
Пример 3
Менеджерсервис-центра, готовящий ежемесячный баланс по отремонтированному оборудованию,обнаруживает расхождение между оформленными бланками заказов и имевшимся вначале месяца на складе запасными частями, например, по ассортименту иликоличеству.
Менеджер вызываетсистему и дает формализованное описание проблемы. Анализируя сложившуюсяпроблемную ситуацию, система приходит к выводу, что причина либо в неверномзаполнении бланков заказов на работы приемщицами центра или ошибка в только чтовнедренной программе. Для разрешения этой проблемы система активизируетсоздание рабочей группы, включающей менеджера, программиста, приемщиц и кладовщика,каждый из которых должен проверить свои действия (обратим внимание, что каждый- из своего подразделения).
Пусть в результатеобнаруживается ошибка в программе подготовки отчетов, вызванная методикой учетатовара на складе. Изменение этой методики, в свою очередь, должно бытьсогласовано с бухгалтером центра (и, возможно, с лиректором), а если изменениякоснулись технологии заполнения бланка, менеджер и приемщицы должны быть зановообучены программистом. Это вызывает организацию новых временных рабочих групп,которые действуют до момента восстановления ситуации.
Вся эта процедураможет потребовать как полного блокирования всех действий по оформлениюзаказ-нарядов, так и осуществляться в фоновом режиме.
Рабочие группы,сформированные системой в процессе решения этой проблемы представлены на рисунке12.
/>
Заключение
В этой статьепредставлен мультиагентный подход к моделированию процессов самоорганизации икооперации в современных компаниях.
Особенности подходасвязаны с конструированием виртуальных миров деятельности специалистов исозданием интеллектуальных агентов для этих специалистов. Первый опытэкспериментальной разработки позволяет надеяться на успешную реализациюпредлагаемого подхода для решения актуальных задач развития компаний.
Списоклитературы
1. V. A. Vittikh Multi-agent systems for modeling of self-organization and cooperation processes// www.cs.brandeis.edu/dept/faculty/mataric
2. Project of multi-agenttechnology in difficult systems // Open University of the Netherlands www.ouh.nl/