一種多agen系統(tǒng)的應(yīng)用

一種多agen系統(tǒng)的應(yīng)用

多因素系統(tǒng)是人工智能的研究分支。此外，它還側(cè)重于研究獨(dú)立智能對象的復(fù)雜問題，如如何使用他人的智能對象來解決實(shí)際分布的復(fù)雜問題。隨著人們對多Agent系統(tǒng)的研究越來越深入和Internet的不斷發(fā)展,基于Agent的應(yīng)用,特別是在Internet上的應(yīng)用將會越來越多。在Internet上基于Agent的應(yīng)用會涉及到不同平臺和異構(gòu)的Agent間協(xié)作,通信是協(xié)作的基礎(chǔ),而實(shí)現(xiàn)通信需要有協(xié)議的支持。Agent消息的傳遞需要通過通信語言來表達(dá),其中如何有效地提高Agent間在分布式環(huán)境中的協(xié)作和通信是系統(tǒng)的一個難點(diǎn),而MAS之間的通信是研究的重點(diǎn)。本文針對分布式環(huán)境中多Agent系統(tǒng)之間通信的特點(diǎn)和方式,利用XML和SOAP技術(shù)構(gòu)造一種多Agent之間的通信框架1表面活性劑的特性XML是由w3C(worldwidewebconsortium,互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)合組織)于1998年發(fā)布的一種標(biāo)準(zhǔn),是一種中介標(biāo)記語言,可提供描述結(jié)構(gòu)化資料的格式。它是SGML的一個簡化子集,目前已成為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換的標(biāo)準(zhǔn)。和HTML相比較,XML其實(shí)已不再是一種文本標(biāo)識語言,而是一種表達(dá)數(shù)據(jù)中結(jié)構(gòu)的共同語法的標(biāo)識語言。XML彌補(bǔ)了HTML文檔中有用數(shù)據(jù)信息不能被其他應(yīng)用直接理解和重復(fù)使用的缺陷,使用DTD(文檔類型定義)規(guī)定一套關(guān)于標(biāo)記符號的語法、語義規(guī)則,能比較準(zhǔn)確地描述文本數(shù)據(jù)的內(nèi)容、含義、結(jié)構(gòu)、特征和關(guān)系等信息(稱為元數(shù)據(jù)),而把數(shù)據(jù)的外觀表現(xiàn)形式交給樣式表(如CSS、XSL、DSSSL等)處理,這樣就把數(shù)據(jù)的內(nèi)容和其表現(xiàn)形式合理地分隔開,從而大大提高了XML數(shù)據(jù)的可理解性、可交換性和重用性。另外,XML的優(yōu)勢還在于它的簡單性、靈活性和可擴(kuò)展性。XML文檔是純文本,獨(dú)立于平臺和應(yīng)用。公司和組織可自由定義標(biāo)簽和文檔結(jié)構(gòu),亦可增添或擴(kuò)展已有文檔結(jié)構(gòu)定義,以滿足新的挑戰(zhàn)和應(yīng)用需求,而不致于破壞原來的應(yīng)用。一個結(jié)構(gòu)良好的XML文檔,其生存期可以很長。2soap通信2000年5月初,Microsoft,IBM,Ariba,CommerceOne等11家公司向萬維網(wǎng)聯(lián)盟(W3C)提交了SOAP1.1(simpleobjectaccessprotocol,簡單對象訪問協(xié)議),并被接受為W3CNote。SOAP基于萬維網(wǎng)數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)—可擴(kuò)展標(biāo)記語言XML,是一種新的軟件通信技術(shù)。它把成熟的基于HTTP的Web技術(shù)與XML的靈活性和可擴(kuò)展性組合在一起,使現(xiàn)有軟件不論是基于什么樣的編程模型都可以通過因特網(wǎng)通信。SOAP本身并不定義編程模型、實(shí)現(xiàn)方式等語義內(nèi)容,而是通過為編碼數(shù)據(jù)提供一種標(biāo)準(zhǔn)的打包模型來進(jìn)行應(yīng)用語義的表達(dá)。SOAP可被廣泛應(yīng)用于從消息系統(tǒng)到RPC系統(tǒng)等各種系統(tǒng)之中,并將會對DCOM和CORBA產(chǎn)生重要影響。一個SOAP消息是一個普通的XML文檔,該文檔包含如下的元素:SOAPenvelope,定義消息的內(nèi)容;SOAPheader(可選),包含頭信息;SOAPbody,包含所有的調(diào)用和應(yīng)答信息。組成結(jié)構(gòu)如圖1所示。另外SOAP還有一些其他的優(yōu)點(diǎn)SOAP采用HTTP作為底層通訊協(xié)議,用RPC作為一致性的調(diào)用途徑,數(shù)據(jù)以XML格式進(jìn)行傳輸,服務(wù)提供者和服務(wù)請求者可以通過防火墻在Internet上進(jìn)行通信交互。SOAP主要目的是要實(shí)現(xiàn)平臺與環(huán)境的無關(guān)性和獨(dú)立性,每一個通過網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程調(diào)用都可以通過SOAP封裝起來。XML是一個開放、健全、有語義的信息機(jī)制,而HTTP是一個廣泛又能避免許多關(guān)于防火墻的問題,從而使SOAP得到了廣泛應(yīng)用。3uap通信模塊組成基于XML和SOAP的Agent通信框架主要有Agent模塊、ACL模塊、XML模塊和SOAP通信模塊組成,如圖2所示。其中:Agent模塊負(fù)責(zé)設(shè)計Agent的功能;ACL模塊負(fù)責(zé)設(shè)計Agent間知識級的通信功能;XML模塊負(fù)責(zé)將Agent系統(tǒng)間通信的ACL進(jìn)行封裝,在多代理系統(tǒng)之間以XML文檔的形式進(jìn)行傳輸;SOAP通信模塊用來實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層的傳輸。3.1用戶接口模塊Agent模塊用來設(shè)計Agent的功能,負(fù)責(zé)處理用戶輸入,并向用戶顯示請求結(jié)果。當(dāng)用戶登陸的時候,根據(jù)用戶的角色進(jìn)行初始化,應(yīng)該包括一個用戶接口模塊。發(fā)送消息時,通過接口將用戶要傳送的內(nèi)容發(fā)給KQML模塊;接收消息時,Agent模塊通過接口接收KQML模塊解析后的Agent消息。該模塊在具體實(shí)現(xiàn)時主要是通過一個Agent類來實(shí)現(xiàn)的。3.2擴(kuò)展kqml語言本模塊的功能是將Agent需要傳輸?shù)膬?nèi)容生成KQML格式的語言。Agent在需要通信的時候,先根據(jù)自己的知識庫,經(jīng)過計算和推理得到內(nèi)部結(jié)果,形成Agent的通信內(nèi)容。然后KQML模塊選用合適的KQML原語將Agent的通信內(nèi)容表示出來,得到Agent間通信的KQML語言。這樣使得Agent應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)者可以把開發(fā)的重點(diǎn)放在Agent的具體功能上,而不必關(guān)心通信的具體細(xì)節(jié),降低了Agent系統(tǒng)開發(fā)的難度。同時,KQML語言生成模塊還提供擴(kuò)展KQML語言的功能。在設(shè)計多Agent系統(tǒng)的時候,設(shè)計者可以根據(jù)自己的需要在現(xiàn)有的KQML語言的基礎(chǔ)上,增加一些能提高系統(tǒng)通信效率的KQML語言,從而使Agent間的通信更加方便。實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展KQML語言功能的一種方法是定義擴(kuò)展的KQML語言類,在擴(kuò)展KQML語言類中定義用戶自己的屬性和方法。在擴(kuò)展的KQML語言類中,統(tǒng)一消息的邏輯結(jié)構(gòu),從KQML消息的通信層中抽取參數(shù),作為擴(kuò)展KQML的參數(shù),同時定義內(nèi)容層及消息層,組成結(jié)構(gòu)一致的KQML消息。擴(kuò)展的KQML語言和沒有擴(kuò)展的KQML語言的關(guān)鍵區(qū)別在于內(nèi)容層的內(nèi)容定義有所不同,所以說擴(kuò)展的KQML語言不僅包括了KQML語言常用的保留原語,還擁有自己的參數(shù)。Agent在通信的時候,只需調(diào)用KQML語言類,任何消息都可以作為該類的一個實(shí)例。用戶在接收到某條消息時,根據(jù)消息的類型來獲得內(nèi)容層的實(shí)際內(nèi)容,從而完成Agent間的通信。通過定義KQML類來實(shí)現(xiàn)KQML模塊的功能,包括2個函數(shù):KQMLPack(),將Agent消息生成KQML格式語言的函數(shù);KQMLUnPack(),將KQML格式語言解析成Agent消息的函數(shù)。3.3kqml的給藥與獲取本模塊的功能是將KQML語言串封裝成XML文檔并將接收到的XML文檔解析為KQML語言串。XML對KQML的封裝是通過給出KQML消息的Schema定義,然后將KQML中要表示的內(nèi)容進(jìn)行封裝。這里以Agent間的通信為例,AgentA向AgentB發(fā)送的KQML消息為:Advertise:senderA:reply-withq1:languageKQML:ontologyK1:content(Evalute:LanguageKQML:ontologyP1:reply-withq1:content(val(torquemotorl)(sim-time5))同時,在不同的Agent系統(tǒng)中,還可以根據(jù)實(shí)際情況擴(kuò)展KQML原語進(jìn)行通信,因此,Schema定義中也可以方便的加入擴(kuò)展的KQML原語。通過定義XML類來實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)XML模塊的功能,包括2個函數(shù):XMLPack(),將KQML格式的語言封裝成XML文檔的函數(shù);XMLUnpack(),將XML文檔解析成KQML格式語言的函數(shù)。3.4通信模式單一以SOAP作為Agent間的通信機(jī)制。SOAP是獨(dú)立于平臺,獨(dú)立于語言的純消息規(guī)范,同時通信內(nèi)容又是基于應(yīng)用廣泛的XML進(jìn)行描述,因此應(yīng)用難度減小。同時它通過加載HTTP協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)上傳輸可以很容易的通過防火墻。4生成wp文件在每次需要通信的時候,Agent首先根據(jù)自己的知識庫進(jìn)行計算或推理,選用合適的標(biāo)準(zhǔn)詞匯集生成相應(yīng)的請求,然后由KQML模塊將請求生成相應(yīng)的KQML語言串,接著使用XML封裝器,將接收到的KQML語言串封裝成XML文檔,最后通過SOAP通信機(jī)制向其他的Agent傳送該文檔。其他Agent在收到該文檔時,先使用XML解析器從中分離出KQML消息,并試圖理解之;然后基于自己的知識庫進(jìn)行計算或推理,得出內(nèi)部結(jié)果,并選用相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)詞匯集生成回答;接著和發(fā)出請求的Agent相似,先通過KQ經(jīng)過KQML模塊處理生成KQML消息,再經(jīng)XML模塊生成XML文檔;最后通過SOAP通信服務(wù)向請求Agent傳回XML文檔。具體的通信流程如圖3。5soap技術(shù)本文引入XML技術(shù)和