Общая структура и архитектура мультиагентной системы

Мулътиагентная система (MAC) — это сложная система, в которой функционируют два или более интеллектуальных агентов. Процесс самоорганизации в мультиагентных системах — внутренняя упорядоченность, согласованность, взаимодействие более или менее дифференцированных и автономных агентов мультиагентной системы, обусловленной ее строением. Таким образом, в MAC несколько агентов могут общаться, передавать друг другу некоторую информацию, взаимодействовать между собой и решать поставленную задачу. В такой системе задачи (или подзадачи) распределены между агентами, каждый из которых рассматривается как член группы или организации. Распределение задач предполагает назначение ролей каждому из членов группы, определение меры его «ответственности» и требований к «опыту».

Основой формой организации взаимодействия между агентами, характеризующаяся объединением их усилий для достижения совместной цели при одновременном разделении между ними функций, ролей и обязанностей является кооперация. В общем случае это понятие можно определить формулой: Кооперация = Сотрудничество + Координация действий + Разрешение конфликтов. Под координацией обычно понимается управление зависимостями между действиями. Коммуникация между программными агентами зависит от выбранного протокола, который представляет собой множество правил, определяющих, как синтезировать значимые и правильные сообщения. Фундаментальными особенностями группы, составленной из агентов, сотрудничающих для достижения общей цели, являются социальная структура и распределение ролей между агентами.

На рис. 22.2 показана укрупненная структура типичного агента. Входами являются внутренние параметры агента и данные о состоянии среды. Выходы — параметры, воздействующие на среду и информирующие пользователя (или программу, выполняющую роль менеджера в системе) о состоянии среды и принятых решениях. Решатель — процедура принятия решений. Решатель может быть достаточно простым алгоритмом или элементом системы искусственного интеллекта.

Рис. 22.2. Укрупненная структура агента.

рис. 22.3. Архитектура ядра мультиагентной системы.

В архитектуре MAC основную часть составляет предметно-независимое ядро, в составе которого выделяются следующие базовые компоненты (см. рис. 22.3):

• • служба прямого доступа обеспечивает непосредственный доступ к атрибутам агентов;
• • служба сообщений отвечает за передачу сообщений между самими агентами, а также между агентами и дополнительными системами ядра;
• • библиотека классов агентов (часть базы знаний) содержит информацию о классификации агентов в данной MAS;
• • сообщество агентов — «серверное место», где размещаются агенты; этот блок, кроме жизнедеятельности агентов, обеспечивает еще функции по загрузке/записи агентов и их свойств и отвечает за оптимизацию работы агентов с ресурсами;
• • онтология — предметная база знаний, содержащая конкретные знания об объектах и среде функционирования, представляемые в виде соответствующей семантической сети.

Общая методология восходящего эволюционного проектирования MAC может быть представлена цепочкой: {Среда — Функции MAC — Роли агентов — Отношения между агентами — Базовые структуры MAC — Модификации} и включает следующие этапы:

• формулирование назначения (цели разработки) MAC;

• • определение основных и вспомогательных функций агентов в MAC;
• • уточнение состава агентов и распределение функций между агентами, выбор архитектуры агентов;
• • выделение базовых взаимосвязей (отношений) между агентами в MAC;
• • определение возможных действий (операций) агентов;
• • анализ реальных текущих или предполагаемых изменений внешней среды.

При проектировании MAC организацию агентов можно рассматривать как набор ролей, находящихся между собой в определенном отношении и взаимодействующих друг с другом. Таким образом, методология восходящего проектирования MAC требует предварительного задания исходных функций (ролей агентов), определения круга их обязательств по отношению друг к другу, формирования исходных и развивающихся структур на основе выделенных функций и исследования адекватности этих структур характеру решаемых задач в выделенных проблемных областях.

Главная идея нисходящего проектирования состоит в определении общих социальных характеристик MAC по некоторому набору критериев, построении базовых типов их организаций с последующим определением требований к архитектуре агентов. Когда речь идет о «выращивании» искусственных социальных систем и сообществ, на первый план выдвигается нисходящий подход к организационному проектированию.