Распределенный поиск информации

При рассмотрении проблемы поиска информации в сети в предыдущей главе была затронута тема поисковых агентов. Такие агенты параллельно ищут информацию, релевантную запросам пользователей. В этом относительно простом варианте распределенного поиска информации агенты однородны и способны только перемещаться на определенные сайты и собирать нужную информацию. В современных поисковых системах совместно работают неоднородные интеллектуальные агенты с различными функциями. В этом случае речь идет о многоагентных интеллектуальных системах обработки и поиска информации. Далее рассмотрим эту проблему подробнее на примере.

Пример распределенного поиска сервисов

Одним из современных систем поиска информации, построенных по технологии многоагентных систем, является IRBOW {Intelligent brokering on the Web)^[1]. Назначение этой системы — автоматическая селекция и конфигурация средств решения задач (СРЗ, или, в терминологии источника, PSM — problem-solving methods) для составления новых приложений. Идея состоит в том, что пользователь взаимодействует с сервисом, специфицируя задачу, которую новое приложение должно выполнить. Этот сервис, названный брокером, является посредником между пользователем и СРЗ. Брокер ищет СРЗ на веб-ресурсах и, если поиск удачен, конфигурирует приложение, которое будет решать задачу пользователя.

Структура системы IBROW показана на рис. 22.1. Функционально можно разделить эту систему на пространства, т. е. виртуальные среды, которые кластеризуют процессы функционирования агентов, и работу с библиотечными средствами, которые распределены в сети Интернет. Таких пространства три: пользователей, брокеров и исполнителей. Пространство пользователей составляют агенты пользователей, через которые конечные пользователи, распределенные по сети, взаимодействуют с системой. Пространство брокеров составляют агенты-брокеры и библиотечные агенты, которые совместно посредничают между пользователями и библиотеками СРЗ, расположенными в сети, и отбирают СРЗ, способные потенциально реализовать цели пользователей. Пространство исполнителей составляют агенты-менеджеры и агенты-операторы, которые работают с выбранными СРЗ и поставляют их агентам пользователям.

Рис. 22.1. Структура многоагентной системы поиска сервисов.

Проблема состоит в том, что пользователи и библиотеки СРЗ распределены в сети Интернет. Более того, все пространства слишком сложны, чтобы объединить их в одну систему. Поэтому можно разделить функции в каждом пространстве на агентов. Агенты организуются в многоагентную архитектуру.

Агенты пользователя распределены, но сети, и каждый агент непосредственно взаимодействует с индивидуальным пользователем, т. е. фактически расположен в ближайшем к нему узле сети. Чтобы обеспечить извлечение из запроса пользователя спецификации цели и знаний о проблемной области, агент использует интерфейс к терминалу пользователя и БЗ пользователей. Кроме того, он посылает цели к агентам из пространства брокеров и имеет связь с агентами пространства исполнителей. Описание цели делается в термах входных и выходных ролей, компетенции описываются в термах преи постусловий и онтологии проблемной области. После реализации процесса поиска релевантной информации агент пользователя представляет результаты, полученные от агентов пространства исполнителей, для конечного пользователя.

Специализированные библиотеки СРЗ и агенты, работающие с ними, располагаются внутри пространства брокеров. Каждый библиотечный агент обслуживает одну библиотеку и формирует описания СРЗ для агента брокера, но его запросу. Все множество агентов пространства брокеров решает следующие задачи.

Обслуживание взаимодействий с пространством пользователей. Агенты пользователей передают цели пользователей в пространство брокеров.

Поиск и селекция описаний компетенции подходящих СРЗ-кандидатов. Описания СРЗ для выполнения цели пользователя будут искаться в библиотеках СРЗ.

Конфигурация и адаптация выбранных СРЗ. Конфигурация приложения, которое должно соответствовать запросу пользователя, компилируется на базе выбранных СРЗ. Она объясняет, как эти СРЗ должны быть связаны. Возможные конфигурации основаны на входной информации запроса и запрошенных баз знаний о проблемной области.

Делегирование конфигураций приложения в пространство исполнителей. В пространстве брокеров эти конфигурации реально не исполняются и поэтому посылаются в пространство исполнителей.

Инспекция результата работы пространства исполнителей и реконфигурация приложения. Когда пространство исполнителей выполнило конфигурацию, оно делает отчет для пространства брокеров. Используя стратегии конфигурации, пространство брокеров может реконфигурировать конфигурацию, если это нужно, и делегирует ее в пространство исполнителей.

Агенты-брокеры могут поддерживать пользователей на разных уровнях — от ранжирования с интерактивной помощью в ручной селекции и конфигурации СРЗ до полностью автономной конфигурации решателя интеллектуальной проблемы (приложения).

Определены два типа агентов-брокеров: статические — для формирования начальной конфигураций приложений и динамические — для их реконфигурации. После получения спецификации цели от агента пользователя статический агент-брокер контактирует с несколькими библиотечными агентами для селекции СРЗ. На их базе он конструирует приложение в виде его конфигурации, которая затем делегируется в пространство исполнителей. Динамический агент-брокер (реконфигуратор) поручает агентам пространства исполнителей очистить полученную конфигурацию. После этого агенты пространства исполнителей реализуют коифигурацию приложения и рапортуют о результатах реконфигуратору, который оценивает их по некоторому набору критериев. Результатом оценки может быть модификация конфигурации приложения, которая посылается в пространство исполнителей. Этот процесс повторяется до тех пор, пока набор критериев нс будет удовлетворен. После этого агенты пространства исполнителей передают результаты агенту пользователя.

В пространстве исполнителей функционируют агенты-операторы и менеджеры. Операторы работают с селектированными СРЗ. Менеджер ответственен за координацию операторов. Использование двух типов агентов позволяет разделить знания для работы с СРЗ и знания для координации при обработке СРЗ. Можно обозначить следующие задачи агентов пространства исполнителей.

Трансляция конфигурации приложения. Приложение, конфигурированное агентом-брокером, преобразуется в многоагентный план (МАП). Для каждого выбранного СРЗ селектируется СРЗ-провайдер.

Выбор стратегии координации. Эта стратегия должна обеспечить структуры, из которых набирается управляющая структура конфигурации приложения. Кроме того, она регулирует потоки входов и выходов между СРЗ. Выбранная стратегия интегрируется в МАП.

Организация отношений с СРЗ-провайдерами. На основе МАП инициируются отношения с СРЗ-провайдерами, которые являются относительно независимыми агентами и имеют средства защиты СРЗ от использования. Поэтому требуется договариваться с провайдерами об использовании СРЗ.

Выполнение МАП. МАП определяет список и последовательность обращений к СРЗ-провайдерам при поиске нужных СРЗ.

Управление исключениями и отказами. Агенты пространства исполнителей делают соответствующие шаги, в случае если что-то делается неверно. Возможны ситуации, когда СРЗ-провайдер не отвечает или не способен обрабатывать информацию, а также когда информация теряется.

Сообщение о результатах реализации конфигурации приложения. Агенты пространства исполнителей передают результаты реконфигуратору и ждут его реакции.

Таким образом, использование агентов и описанной многоагентной архитектуры системы поиска СРЗ дает много преимуществ. Во-первых, агенты способны связывать распределенные процессы обработки и поиска без централизованного управления. Применяя специальные средства взаимодействия, агенты могут формировать интерфейс между распределенными процессами обработки и поиска информации. Во-вторых, специальные агенты-брокеры и менеджеры могут легко заменять библиотечных и исполнительных агентов, поскольку все агенты автономны и не используют общую память и общие библиотечные функции. Поэтому замена одного агента не влияет на других агентов.

Нужно заметить, что описанный подход интенсивно развивается, поскольку позволяет значительно повысить эффективность распределенной обработки и поиска информации.

• [1] См.: http://ibrow.sui.psy.uva.nl