Agent技术

二、Agent技术

(一)Agent的概念

Agent并不是一个新的概念。休伊特和贝克(Hewitt & Baker,1977)提出了“演员”的概念,即指自包容的、交互的、并发执行的对象,这是Agent的雏形。经过多年的发展,Agent已经成为人工智能领域的一个非常重要的研究课题。

Agent也称软件Agent,已被广泛应用到多项技术中,如人工智能、数据库、操作系统和计算机网络等。虽然目前对Agent还没有公认的统一定义,但几乎所有的定义认为Agent本质上是一类特殊的软件构件,这种构件是自主的,它提供与任意系统的互操作接口,类似人类行为,按照自己的规划为一些客户端提供应用服务。

詹宁斯和伍德里奇(Jennings & Wooldridge,1995)提出的Agent定义,可作为参考。此定义包括两个方面:

弱定义:Agent是一个计算机软件系统,它拥有自治性、社会能力、反应性和能动性。

强定义:在Agent弱定义的特性基础上,还包括了情感等人类特性。

Agent系统可以是一个工作在特定环境中的独立Agent,也可以在需要时与用户(这些用户通常是由多个Agent组成)进行交互。这些多Agent系统(MAS)可对复杂系统进行建模,使得具有共同或冲突目标的Agent共存成为可能。各个Agent之间总是间接(对环境起作用)或直接(通过通信与协作)相互作用。同时,Agent可以决定互利合作或为自身的利益相互竞争。

(二)Agent的特性

1.智能性

Agent能够根据知识库中的事实和规则进行推理,运行于复杂环境中的Agent还具有学习或自适应的能力。

2.自主性

Agent是一个独立自主的计算实体,其动作和行为是根据本身的知识、内部状态和对外部环境的感知来进行控制的,它的运行不受人或其他Agent的直接干涉。

3.反应性

Agent能够及时感知环境变化而做出相应的动作。

4.社会性

Agent可以通过某种Agent协作语言与其他Agent或人进行交互和通信。在多Agent系统中,Agent具有协作和协商能力。

5.目标导向性

Agent能够为实现一定的目标而规划行为步骤。

6.移动性

Agent作为一个活体,能够在互联网上跨平台漫游,以帮助用户搜集信息,它的状态和行为具有连续性。

(三)多Agent系统

由于现实世界非常复杂,单个Agent无法完成稍微复杂的任务,于是就出现了多Agent系统。基于多Agent技术的系统是指多个Agent相互通信、彼此协调,共同完成作业任务的系统,它不仅具备一般分布式系统所具有的资源共享、易于扩张、可靠性强、灵活性强、实时性好的特点,而且各Agent能够通过相互协调解决大规模的复杂问题,使系统具有很强的鲁棒性(Robustness)、可靠性和自组织能力。

在多Agent系统中,单个Agent是一个物理的或抽象的实体,能作用于自身和环境,操纵环境的部分,并与其他Agent通信,具有感知、通信、行动及控制和推理能力等基本功能。这些特点使得多Agent技术在处理基于互联网的知识方面,具有广阔的应用前景。

(四)Agent技术的应用

1.智能搜索代理的研究和开发[2]

伴随着计算机人工智能研究的不断发展,具有智能性、代理性、适应性、学习性等特征的Agent技术从试验阶段走向实际的应用。目前,智能搜索代理已经成为网络信息检索的核心技术。智能搜索代理就是智能代理技术应用于网络信息检索的特定领域,它是目前具有前瞻性、先进性的网络信息检索手段,目的是为用户提供迅速、准确、方便的网络信息检索服务。

同传统的搜索引擎相比,智能搜索代理具有鲜明的特色,主要表现在以下几个方面:

(1)网络信息收集的智能化

智能搜索代理采用人工智能技术,网络信息收集阶段采取最为有效的搜索策略,按一定的语法规则智能地、有选择地自动收集网络信息,信息搜索的专指度高,并且可以同时启动多个智能搜索代理分工不同的并行工作,最后将检索结果整合为一个整体存放于知识库中。

(2)网络信息处理的智能化

智能搜索代理对收集来的网络信息智能处理和理解,运用推理机制和学习机制,具有跨平台工作和处理多种混合文档结构的能力,既可以处理HTML、SGML、XML文档和其他非结构化类型的文档,又可以处理多语种网络文献。

(3)网络信息检索的智能化

智能搜索代理检索是面向普通用户的,采用自然语言检索入口,允许用户自由表达查询请求,主要是采用语义网络等智能技术,通过汉语切词、句法分析以及统计理论有效地理解用户的请求,是基于知识(概念)层面的检索。借助知识库和规则库中对用户行为和需求的描述规则,参考用户以前的需求记录和爱好,推断出用户的最大可能需求,在弱化检索入口复杂性的同时提高检索问题的专指性,同时能够兼容关键词等传统检索方式,支持多语种搜索。

(4)网络信息检索服务的个性化

智能搜索代理采用的机器学习、用户行为建模、推理机制、规则描述等是实现主动性、个性化服务的核心技术。它通过学习了解用户的行为、爱好、兴趣,推理出用户以后的潜在需求,根据用户的评价和反馈调整自己的行为,动态地关注用户所需信息的变化,实时地把最新信息推送给用户,实现服务的个性化。目前,智能搜索代理存在着一些局限和不足,如智能化程度不高、自然语言处理有待提高、网速和搜索速度慢等问题。有人提出了将传统搜索引擎技术与智能搜索代理技术相结合的检索模式,两者相互补充,可以体现传统搜索引擎的信息能力和智能搜索代理较高智能性、交互性的特性,将“面向主题”与“面向用户”紧密地结合起来。

2.Agent技术在数字图书馆的应用

数字图书馆是近年来国内外图书情报学界研究和开发的新领域。数字图书馆是海量的“信息空间”,可以满足分布式面向对象的信息查询需要。它以网络信息资源建设为核心,采用人工智能、信息海量存取、多媒体制作与传输、自动标引、数字版权保护、电子商务等现代信息技术成果,形成超大规模、分布式体系,便于使用、没有时空限制、可以实现跨库无缝连接与智能检索的知识中心。Agent技术在数字图书馆中发挥了非常重要的作用。

利用Agent技术能保证数字图书馆的网络信息资源建设。互联网信息是数字图书馆资源建设的主要来源,但是网络信息的复杂性和不确定性带来网络信息过载、信息污染等问题,这些都是数字图书馆信息资源建设的障碍。利用Agent技术的智能搜索引擎对互联网信息进行搜索、分析、过滤、优先分级和整合的方法,形成有自己特色的数字资源,开展有自己服务特色和个性化的信息服务。

可以对数字图书馆的信息数据库进行智能代理。Agent能够连续监控信息数据库表的剩余空间并与预定义的阈值比较,如果自由空间低于阈值,Agent向管理台发一个事件,这个事件的优先级别是警告,与这事件相关联的指令和预定义的校正和预防动作被提供给数据库操作员。由于数字图书馆结构复杂,规模较大,其数据库结构也必定是由分布在不同地域的多个数据库组成的分布式结构,如果采用逐级分散管理方式,势必造成管理效率低,且容易出现不一致的地方。所以分布式数据库的集中式Agent是一个较好的解决方案。

利用Agent技术可以查找到自己所需的信息。数字图书馆在持续不断地进行网络信息资源建设的同时,用户可以更方便地利用智能代理技术检索馆藏特色资源,满足自己的信息需求。若数字图书馆内没有所需的信息资源,再上互联网去检索自己所需的网络信息,同时也可以把检索结果补充到数字图书馆中,成为馆藏信息资源建设的一部分。

数字图书馆利用Agent技术为用户提供主动的、个性化信息服务。数字图书馆可以利用Agent技术根据用户的爱好、兴趣、工作性质等设计个性化服务模块,建立“个人数字信息资源特色库”,设计智能型的用户服务界面(如用户检索界面),做好知识库(包括用户库、个人数字信息资源特色库等)的安全管理,处处为用户考虑,让用户满意,为用户提供优质的个性化信息服务。

可以为用户提供多样化的信息服务。Agent技术可以从互联网上帮助用户检索到大量有价值的隐性信息,不仅仅是文本信息,还有声音、动画等多媒体信息,并且可以是多语种内容的信息。其服务范畴也在拓展,提供天气预报、经济动态、新闻报道、股票点评、中介服务等面向大众的信息服务,以多种形式提供全方位的服务来满足用户多元化的信息需求。用户培训和教育也是数字图书馆的一项基本职能,数字图书馆在互联网上进行远程教育也成为目前一个热点。Agent技术逐渐取代I-CAI(或ITS)而成为教学领域实现智能化的一种主流技术。它不仅可以作为教师代理,也可以作为学生代理,而且可以成为学生学习过程中多方面的代理,即MultiAgent(多代理)。利用Agent技术可以构造各种虚拟现实,从虚拟的人物到虚拟的社区,这些内容极大地丰富了远程教育的教学手段。

3.移动代理技术是Agent技术的新发展

移动代理技术(Mobile Agent)是近几年来提出的一个新概念,是智能代理技术研究的新领域和前沿问题。它引入了移动的思想,极大地延伸了分布式计算的概念。在大规模、分布式、跨平台的应用中,移动代理拥有独特的优势,与传统的C/S结构相比它有很多优点,如减少网络流量、提供更好的扩展性、支持网络异步计算等。目前,移动代理技术的应用领域主要集中在动态信息获取、电子商务网、企业管理(如供应链管理等)、网络管理(包括入侵检测等)方面。目前,虽然移动代理理论和技术研究仍处于起始阶段,存在着问题和不足,如何把它与实际应用结合起来还有待进一步研究,特别是安全问题。但从中已可以看到一些重要的萌芽,特别是对软件工程构成了潜在的挑战,如果这种挑战在不久的将来成为现实,那必将导致计算机和信息技术的重要革命。


[1]徐东平,何业兰.多媒体技术基础及应用[M].杭州:浙江大学出版社,2011:69.

[2]徐学文.科技信息工作自动化概论[M].北京:国防工业出版社,2008:366.