2024年6月7日发(作者:)
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多Agent系统中agents间的一种协商模式
黄健强龙敏敏 白英彩
(上海交通大学金桥网络工程中心上海200030)
摘要 多a目嘲i系统中的一个重要问题是如何解决 b问的通信和相互协怍,以便遗到信息获取和协同工作的目的。本文在
介绍了几种常见的agem结构后,对IIu批h——诎er系统采取何种协商模式 平衡负载进行了分析,并路出了实现这种协商方式的算法。
关键词 多 系统协商模式 负载平衡协同工怍
ANEGOTIATION STYLEAMONGAGENTSIN^缸JITI—AGE^iT SYSI1
Fluaug Jianc ̄g Long Mir ̄dn Bai Yingc ̄d
(G 6 Fz,alm ̄g C ̄ter, 一 9f一:。 gOnlrersiry.Shattghal 200030)
Al ̄rset Anin 0rlaII【p ̄blem ̄ti=Sin a【ⅡId 一agent Sy ̄13is howto ̄omummieate and ea3c ̄ratewith
,
出r
Inthefirst place 0fthis
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paper we introduce three c∞帅n types 0f agents and their architecture reslx ̄vdy In oilJet to]mlar ̄e load
which mamh maker
should he cb0sen has been amlyzed
In the end,an al ̄6thm is presented for the impI衄 岫 oI1 0f this珊
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Keywotds Multi—agent svs m Negotiation style Balanceload Cooperate
‘Natehrnaker/Yeno ̄一Pages
1前言
型(图3)服务者在matctmmker
上广告(adveItise)其具有的能力
1.1 agent类型
在一个开放的多A nt(Multi—A nt)系统中,设
计者面对的一个基本问题便是连接问题,即如何从其
cllll1aker型
(capabilities),由请求者进行查
图3 mat
询,然后与感兴趣的服务者直接
联系。
agem工作方式
它agent处得到信息及帮助。在这个过程中有二类信
息,preference:是关于哪一种类型的信息,不论是以形
这三种agent类型各有优缺点,下面,我们将分析
它们的一些特性。
式或其它特征,对请求者(requester)有用的知识;capa.
bility:是关于什么类型的请求可以从服务者(provider)
处得到请求的知识。从私密性的角度来看,preference
是信息从H s 流向provider,而capability则正好相
反。在解决连接问题上,对私密性的不同处理可以导
致9种agent模型,其中比较常见的是以下3种:
・Blackboard型(图1)
求。它保护provider的私密性。
一・tl\ -・一 / 3 L
1.2效率分析
设一个requester请求一个服务的总耗时为r,则它
应该包括:provider实施服务的时问D,请求者等待m.
rider响应的时间O。其中D又可分为:(1)requester、
agent、provider之间规划、调度的时间s;(2),agent问通
讯时问c;(3)provider提供服务的时间T,即:
r=D+Q D=T+S+C
其中Q是请求周期P及pI’ d口数目D的函数。可以
用一个队列网络模型来描述选样的系统。当请求产生
的速度大于系统的吞吐量,即P<D/N时,系统处于饱
将请求放到黑板
上,providers则自己来查看黑板是否有可以处理的请
耐
图2代理型agent
和状态,r会无限制地增长;若P≥D/N,根据排队理论,
每个请求地平均等待时间可表示为:
D
1一 PN
图1黑板型agent
工作方式
工作方式
・Broker型(图2) 同时提供唧鹤ter和provider
的私密性,broker既理解preference,也理解capability,并
在其中适当地路由。
・
这个结果依赖于请求被均匀地分配给providers,否则r
黄健强.博士生.主研领域:智能代理、同培安全。
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将会变大。因此,我们可以得出这样的结论:由于bro—
中Pi={Pl adv( ,P,C)},i:1,K,n;
c为系统中所有capabilities的总和,c:C Y Y
^YC ,C 为agent a 具有的capabilities集合,i=1,K,
n;C=C YC
Y^YC^ ,C
.
.
ker在I es缸和provider中起路由作用,它可以做一
些负载平衡工作,所以,broker系统能够提供比match.
makel"系统更好的响应时间。但是,broker结构的系统
有一个致命缺点,星型结构使broker成为瓶颈,当re.
quester、provider及broker的数量增长时,为确保负载平
为第j个pm ̄ider向
.,
agent 广告的所有capabilities集合,其中_i=1,K, ,
哦=lP.1;
衡而付出的计算代价将会迅速增大。
为此,我们提出了一种在matchmaker模式下,用较
小的代价实现负载平衡的方法——ageI1t协商模式
令c(i,j,k)为向量C 中的第k个元素,则c(i,J,
k)C-C,c(i,j,k)=tC-{ ,0{YN表示 中第j个provider
P.在某时刻可以同时提供t个 中编号为k的capa-
2 matdimaker协商模式
2.1协商模式的结构及有关定义
agent间的协商意即在一个Multi—Agent环境中,
各agent通过相互表达意向、意图,或进行讨论的方式,
bility服务,当t= 时表示关系 a (i,j,k)成立。
定义S.... 为provider PJ在某时刻对于al中编号为
k的eapabili ̄的状态 则有:
f Busy adv(i,j,k)^c(i,j,k)
对各个agent的行为、动作作出规范、协调,以达到某个
日标或共同完成某个任务或得出表决结果。
根据不同的方法,agent间的协商模式可以分为动
Si k:{
【Idle c(i
k)>0
, ,
:oV adv(i,j,k)
记S 为ai在某时刻对于编号为k的capability的状
态,则有:
IPI
t
态、静态、集中、分布等多种形式,我们采取了动态集中
式的结构,它需要有一个中央仲裁机构mediator,负责
管理全局capability库、接受agents发来的协商请求、向
Bray ∑c(i,J,k)=0V(v c(i,J,DEC
l=1
所有能够满足此请求的agent发出协商要求、接收
agents的协商答复、并最终对发出协商请求的agent给
予回答。由此可以看出,整个多agent协商体系结构实
际上是一个2级的agent分层结构(见图4)。上面一层
是协调层,负责管理agent之问的协商,下面一层由各
个独立的agent组成。
adv(i,j,k),j:1KIPiI)或
V C-Pi Si1k=Busy,j=1KIPiI
IPiI
Idle ∑c(i,J,k)>o或
J=1
j PJC-Pi S_lk=Idle,j=1KIPiI
有了以上定义,我们便可以进一步设计出多agent
间的坼商机制了。
2.2协商机制
在一个Multi一姆Il环境中,每个a目∞t仍然具有
独立性与自治性,因此,协商机制应有这样几个特征:
图4 一Age.t系统协商模型结构圈
・
知道系统中所有的agents,以便能够找到它们;
为了定义agents之问的交互作用,可以将协商过
程分解为合作与协调两个部分。合作是指将给定问题
进行分解,由多个agent同步或异步处理问题的一部
・了解这些agents的c印abmdes;
・知道这些agents的状态。
在实际中,我们让每个agent维护一张2维的cao
pab.1ity表,行代表各个provider,列表示capabilities。因
此,当adv(al, , )成立时,agent al的capability表中j
分,并通过任务关联及agents问的协作关系共同完成
特定任务;协调则是指让一个agent利用Multi—Agent
系统中其它agents的计算能力,进行更复杂的计算、完
成其自身无法完成的任务,或是对各个agent进行任务
规划,避免出现重复工作,提高整体效率。
本文主要研究agents问的协调,为此,先给出一些
后面要用到的有关定义:
关系adv:provider P向agent a广告自己具有某ca—
pability c,记作adv(a,p,c)。
行k列元素的值即为C(ai,PJ,c )。AgenI定期检查该
表,若某个provider在cap日biⅡty k上长时问处于“忙”的
状态,则认为该provider已an-Mvertise cap日bibty k,给
c( , ,c )赋值 ,直至下一次provider广告自己。在
单个agent中c(a,,pJ, )的变化应被及时反映到in ̄a-
tot管理的全局capabibty库中。
mediator同样维护一张cap l啼表格,只是它的
行不代表providers,而是agents 通过维护2张表格,
使这个机制具备了初步的负载平衡能力。
系统中所有agents的集合A={a|,赴,K, j,n为
系统中agent的个数lAl;
系统中所有providers的集合P={P., ,K,Pn I,其
(下转第59页)
・
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[3] .Kushmeriek.D s Weld,and R m Wrapper indueti ̄l for in ̄or—
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伽,J I]l一.舯 J wid呷,“Tk"rsINN ̄ 。cl:l£lI- 6m }酶er。一
(上接第15页)
2.3通信
西商模型中的通信可以看成是各个agent之间的
消息传递,它是建立在协商的对话行为基础上,也即每
个消息携带了agent的意向(indent)、愿望(desire)、事实
(fact)、信念(belief)等内容,通过通知(inform)、询问(in.
quire)、要求(request)、提供(otter)等动作进行交互。
2.4通信语言
用于agent间的通信语言应满足7个方面的要求:
形式上简单易读,内容主要描述通信的动作,语义上应
当具有规范的形式,实现上的高效率及与现有软件技
术很好地契合,支持多种网络技术,可用于分布、异构、
动态的环境中,支持agents间可靠、安全地通讯。目
前,比较常用的主要是斯坦福大学提出的KOML语言
及用于该语言的KIF格式。
2.5协商过程
根据上面介绍的机制,我们给出协商的过程:
(1)requester向某agent 提出请求r;
(2) 将r转换成对某个capabil'竹c 的请求,若
adv(i,j,k),转(4);
(3) 根据自己的推导规则和推理模式,从自己
的知识库中寻找可以满足c 的provider集合 ,若
不为空,表明有空阑的provider,若Pr=NULL,将 返
回给ll ̄ucstcr,结束。
(j=lto I I)
IfS =Idlethen
P,=PT Y{Rj;
if PT≠I ̄'LLthen
return PT;
(4) 无法提供服务,则向mediator提出西商请
求;
(5)mediator收到西商请求后,在中央capabjli 库
中寻找有能力的agent集合 :
九=
(i=1 IAI) -
IfS‘.1=Idlethen
^r:^rY; ÷;
(6)若At不为空,则向 中各agent发出西商要
求,等待各agent的回答;若A =NUI|I_,给请求协商的
agent返回协商失败消息;
(7)收到西商要求的agent根据类似第二步的方
g朗e【H_s[n ̄om ̄on Ⅷ懈”,In Pr ̄eedings ofTenth Annlv ̄Me
tllellfon ̄ian Pmce ̄ng Soeie ̄of J日P啪.T0ky0,J平叽,7~坶.1994
5 Ku ̄nenck.N.Wrapper Indueti ̄l for l 肌 【耵F ̄traetien Ph D DiB一
9e ̄ian.IJniv. W r。g ,1997
式,检查自己的状态,并将结果返回给mediator;
(8)medla[or收到agent的西商回答后,判断是否
所有均“忙”,若是,则返回西商失败消息;否则,返回有
能力的各个provider集合;
(9)西商请求者 收到mediator的回答后或者返
回协商请求失败消息,或者返回协商成功的结果给re.
quester,从而完成整个的西商过程。
结论
此协商模型通过一个简单的方法在一定程度上实
现了multi—agent系统中负载的动态平衡,但它的效率
还取决于其它因素,如provider、c印abmty的数量,以及
具体的实现方法等。
我们用上面介绍的算法实现了一个agents间协商
的模型,取得了比较满意的结果。
参考文献
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÷・基金项目论文 ・人工智能与识别 ;
t・学位论文 ・算法 :
I・软件技术与研究 ・信息交流 !
{・数据库技术 ・产品介绍 ;
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