面向自治服務(wù)協(xié)同環(huán)境的規(guī)范多Agent體系研究：表示、實(shí)施與推理.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)的快速發(fā)展和普及，分布式計(jì)算領(lǐng)域的研究和應(yīng)用得到了長足的發(fā)展，分布式協(xié)同工作模式在計(jì)算機(jī)應(yīng)用中占有越來越重要的地位。由Agent管理和控制資源，并組成多Agent系統(tǒng)(MAS)來主導(dǎo)分布式協(xié)同工作，被認(rèn)為在未來的分布式協(xié)同工作中占有不可或缺的地位。在MAS領(lǐng)域的深入研究過程當(dāng)中，研究者們逐漸認(rèn)識到松散型協(xié)同工作模式是未來組織和個(gè)人迫切需要的協(xié)作組織方式。因此對由異構(gòu)和自私性Agent組成的多Agent系統(tǒng)研究成為

2、MAS領(lǐng)域的主要議題。但是由于這種環(huán)境下的Agent行為以各自利益最大化為主要原則，同時(shí)由于協(xié)同參與程度的差異，很容易導(dǎo)致多個(gè)Agent在一起的組合不但沒有形成合力，反而對團(tuán)體產(chǎn)生負(fù)效用，也即“負(fù)疊加效用”問題。另外由于Agent的黑箱和自治性，Agent行為對系統(tǒng)和其它Agent是不可測和不可控的，造成Agent之間互不信任，從而導(dǎo)致多Agent系統(tǒng)的“可信危機(jī)”問題。
　　 規(guī)范調(diào)控的多Agent協(xié)同系統(tǒng)(NMAS)被視為解

3、決上述問題的一種有效手段。NMAS系統(tǒng)利用規(guī)范約束成員Agent的行為，從而實(shí)現(xiàn)多主體相互協(xié)同，是介于集中控制和完全P2P結(jié)構(gòu)之間的一種多主體協(xié)同機(jī)制，被視為是實(shí)現(xiàn)MAS系統(tǒng)可信協(xié)作的有效方法。然而，目前NMAS領(lǐng)域的研究工作主要集中在某些議題上的理論和抽象模型研究，尚處于初級階段，在該領(lǐng)域的許多方面上都缺少可有效支持實(shí)用系統(tǒng)開發(fā)的可操作性架構(gòu)和模型。首先，目前許多研究沒有明確所面向的背景，研究多聚焦于規(guī)范系統(tǒng)的共性方面，而缺乏面向具體

4、特性環(huán)境的規(guī)范體系研究。這造成在將規(guī)范體系引入某種類型的MAS時(shí)，現(xiàn)有的模型和機(jī)制會在某些方面與其失配。目前NMAS研究的另一大問題是缺乏可操作性，集中體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一、缺乏支持規(guī)范系統(tǒng)建立和運(yùn)作的體系結(jié)構(gòu)和整套方法論。第二、對規(guī)范表示方面的研究，目前集中于對規(guī)范表示要素和表示邏輯本身屬性，如完備性、一致性等方面的考慮，而缺乏對規(guī)范表達(dá)方式的可操作性，如易于Agent參照決策、易于違規(guī)和處罰判定方面因素的考慮。第三、對規(guī)范實(shí)施，

5、包括違規(guī)和處罰的判定和實(shí)施，尚缺乏深入研究和有效模型機(jī)制的支持。第四、目前提出的規(guī)范推理模型做出的一些取消不確定性的前提假設(shè)在應(yīng)用中難以達(dá)到，尚缺乏不確定性的規(guī)范推理與決策模型。
　　 針對上述問題，本文以自治服務(wù)協(xié)同的多Agent系統(tǒng)為背景，對NMAS的體系結(jié)構(gòu)、規(guī)范表示、推理和實(shí)施等多方面進(jìn)行了深入研究和探索。本文的研究工作力求形成一套從宏觀的規(guī)范體系定義到微觀的規(guī)范約束推理的規(guī)范系統(tǒng)方法論，從而系統(tǒng)化解決當(dāng)前多Agent系

6、統(tǒng)存在的負(fù)疊加效用和可信危機(jī)問題。本文的研究內(nèi)容和主要創(chuàng)新點(diǎn)包括：
　　 (一)提出了面向自治服務(wù)協(xié)同MAS環(huán)境的“規(guī)范調(diào)控的自治服務(wù)協(xié)同體系結(jié)構(gòu)”，即NASCA體系結(jié)構(gòu)。該體系結(jié)構(gòu)圍繞著核心規(guī)范模型，提出三層框架體系來支持各個(gè)不同層面上對規(guī)范相關(guān)問題的建模，包括由定義組織框架的宏觀層、描述Agent推理和行為決策的微觀層以及通過規(guī)范約束VO連接兩者的連接層組成的。該體系結(jié)構(gòu)為NMAS系統(tǒng)建立和運(yùn)行提供了完整的方法論體系。

7、>　　 (二)通過結(jié)合道義邏輯算子和時(shí)態(tài)邏輯算子，在擴(kuò)展傳統(tǒng)規(guī)范表示邏輯的基礎(chǔ)上，提出了可操作性規(guī)范邏輯(ONL)；并以此為表示基礎(chǔ)，提出了基于結(jié)構(gòu)化、分層次E機(jī)構(gòu)，及E機(jī)構(gòu)之間繼承關(guān)系的規(guī)范定義模型一一組織規(guī)范模型(ONM)。該模型有助于規(guī)范語義的清晰表達(dá)，也便于在其之上構(gòu)建實(shí)施和推理模型，能夠彌補(bǔ)目前規(guī)范表示研究對Agent行為決策和規(guī)范實(shí)施支持上的不足。
　　 (三)建立規(guī)范實(shí)施的體系模型，提出由適用規(guī)范(E機(jī)構(gòu))的判定

8、、守違規(guī)判定、處罰判定和處罰實(shí)施四個(gè)部分組成的規(guī)范實(shí)施過程和規(guī)范實(shí)施模型(NEM)。該模型以Agent的行為(消息)為證據(jù)，以O(shè)NM模型表示的規(guī)范定義體系為判決依據(jù)，通過給出上述四個(gè)緊密聯(lián)系的實(shí)施子過程的解決機(jī)制和算法，能夠加強(qiáng)規(guī)范對自治Agent協(xié)作行為的軟約束效果，保證規(guī)范的有效性。
　　 (四)提出了不確定性規(guī)范推理和決策模型NRDM。該模型針對當(dāng)前規(guī)范推理模型中對Agent守違規(guī)進(jìn)行了確定性假設(shè)的不足，采用根據(jù)Agent

9、歷史守違規(guī)行為記錄推斷其守規(guī)可信度(概率)的方法，并根據(jù)當(dāng)前VO的總體可信度環(huán)境對該值進(jìn)行迭代修訂，最后將可信度值作為幾率結(jié)點(diǎn)引入貝葉斯決策網(wǎng)絡(luò)模型中進(jìn)行不確定性推理和決策。該模型彌補(bǔ)了規(guī)范推理研究中缺乏不確定性推理模型的不足。
　　 本文通過體系化的方式形成了一套支持NMAS系統(tǒng)建立和有效工作的體系結(jié)構(gòu)，為規(guī)范系統(tǒng)中的各個(gè)層次上的建模提供有效支撐；進(jìn)一步，通過對規(guī)范表示、規(guī)范實(shí)施和規(guī)范推理等具體方面工作的深入研究，又反過來論證