Giới thiệu chung về agent

Tài liệu này dành cho sinh viên, giáo viên khối ngành công nghệ thông tin tham khảo và có những bài học bổ ích hơn, bổ trợ cho việc tìm kiếm tài liệu, giáo án, giáo trình, bài giảng các môn học khối ngành công nghệ thông tin

(c) SE/FIT/HUT

Agent – Agent-Based

Software Engineering

Tác tử - Công nghệ phần mềm dựa tác tử

Software

Engineering

Department

New way to think about programing

Agent Based / Agent Oriented

Mục đích môn học

„ Cung cấp cho sinh viên

„ Khái niệm, đặc điểm, phân loại, Kiến trúc về Agent

„ Các hệ Agent, đa Agent và Giao thức giao tiếp

„ Công cụ xây dựng các hệ Agent

„ Định hướng cho sinh viên

„ Phát triển phần mềm dựa Agent

„ Tiếp cận phân tích và phát triển phần mềm hướng Agent

Yêu cầu

„Lập trình hướng đối tượng

„Trí tuệ nhân tạo ???

„Ngôn ngữ lập trình C++, Java, C#

„Đồ án môn học

Nội dung

„Khái niệm

„Đặc điểm

„Phân loại

„Hệ dựa Agent

Agent ?

„ Theo từ điển Heritage của Mỹ:

" Agent là một đối tượng mà có ảnh hưởng hay có khả năng

và có quyền để tác động hay đại diện cho một đối tượng

khác."

„ Russel và Norvig:

"Một agent có thể được xét tới bởi khả năng nhận thức về môi

trường nó đang tồn tại qua bộ cảm biến (sensor) và khả

năng tác động lên môi trường đó qua cơ quan phản ứng

(effector )."

„ Theo Pattie Maes

“Agent tự chủ là các hệ tính toán tồn tại trong môi trường

động và phức tạp , tri giác và hành động tự chủ trong môi

trường này , qua đó hình dung được nhiệm vụ hoặc mục

đích cua mình."

Agent là gì?

„Ví dụ ….

„Điều nhiệt

„Tầu vũ trụ

„Xe tự hành

„Kiểm tra thư

„Antivius

„Giao diện

„Tìm việc làm

„Kết bạn

„….

(c) SE/FIT/HUT 7

Agent và Object ?

„Object:

„ là các thực thể có thể tính toán được

„ được gói gọn trong một vài trạng thái

„ có thể thực hiện các hành động hay các

phương thức để thay đổi trạng thái.

„ liên lạc thông qua việc gửi các thông điệp.

Agent/Object Những điểm khác nhau chính

„ agent có tính tự chủ:

„agent có khả năng tự chủ hơn object.

„tự quyết định có thực hiện hay không một hành động hay một yêu cầu từ một agent khác.

„ agent là thông minh :

„khả năng linh động trong hành vi ( phản xạ + tự chủ và cộng đồng),

„Mô hình đối tượng chuẩn không có những kiểu hành vi như vậy;

Agent/Object

„ Tuyến điều khiển

„chương trình hướng đối tượng có một tuyến điều khiển

riêng lẻ

„mỗi agent có một tuyến điều khiển riêng của mình

„ Agent có tính chủ động :

„một hệ thống đa agent là đa tuyến,

„mỗi agent được giả sử là có ít nhất một

tuyến điều khiển tự chủ.

„ object điều khiển thông qua các trạng thái bên trong nhưng không qua hành vi của nó

„ các object khác có thể gọi các phương thức chung của

nó

„ mô hình lập trình hướng đối tượng chuẩn không phải là agent thông minh

„ Mô hình agent có sự linh hoạt trong hành động: tính phản xạ, tính chủ động và tính cộng đồng

„ Agent có thể chỉ yêu cầu các agent khác thực hiện hành động

Tổng kết

“Objects do it for free; agents do it for money.”

Agents và Hệ chuyên gia

„Hệ chuyên gia có đặc trưng riêng ‘chuyên gia’

khỏi một vài phạm vi (như các căn bệnh về

máu ).

„Nó có sự hiểu biết phong phú về các bệnh về

máu,theo một dạng các quy tắc Ví dụ: MYCIN

phân biệt được những căn bệnh về máu trong

con người

„Một bác sĩ sẽ thu được lời khuyên chuyên môn

về bệnh máu dựa trên việc đưa cho MYCIN các

thông tin, trả lời các câu hỏi và đặt các chất

vấn.

Những điểm khác nhau chính:

„ Môi trường

„agents đặt trong một môi trường và nhận biết

„MYCIN không nhận biết được tất cả — chỉ nhận biết những thông tin thu được qua việc đặt cho người dùng các câu hỏi

„ Hoạt động :

„Agent tác động lại môi trường

„MYCIN không thao tác trên bệnh nhân

„ Một số hệ chuyên gia (thường là điều khiển tiến trình) HCG là các agent

(c) SE/FIT/HUT 13

II Các đặc điểm cơ bản

Một Agent là một đơn vị phần cứng hay phổ

thông hơn là hệ thống máy tính dựa trên

phần mềm có các thuộc tính sau:

„ Autonomy (Tính tự chủ )

„ Pro-activeness (Tính chủ động)

„ Reactivity (Tính phản xạ)

„ Social Ability (Tính cộng đồng)

Tính tự chủ - Autonomy

w Agent có thể hành động trong những khoảng thời gian tương đối dài

w Không cần sự can thiệp của con người

w Có khả năng kiểm soát nhất định đối với hành động và trạng thái bên trong của mình

wAgent được định nghĩa dựa trên tính tự chủ là “một thực thể có khả năng kiểm soát hành động một cách độc lập với các thực thể khác, trừ khi cần phải trao đổi thông tin vì agent không có đủ tri thức để hoàn thành công việc”.

Tính phản xạ

w Khả năng tri giác được môi trường (thế giới

thực, người sử dụng, các agent khác,

Internet)

w phản ứng kịp thời trong một thời gian nhất

định nào đó.

wAgent phản xạ:

wagent có khả năng phản ứng lại các tác động từ môi

trường theo một cơ chế nào đó.

wAgent có khả năng suy diễn từ sự kiện và trạng thái

trong để ra quyết định.

Tính chủ động

wAgent không chỉ phản ứng lại môi trường, chúng

có thể hành động có mục đích và chủ động tranh thủ thời cơ để đạt được mục đích đó

wAgent hướng mục tiêu

wAgent có khả năng suy diễn và lập kế hoạch từ thông tin và tri thức mà nó thu nhận được

wTừ mục tiêu, agent xác định các hành động cần thiết và nó thực hiện một cách linh hoạt, có tính toán và chủ đích cho đến lúc đạt được mục tiêu đề ra

w Ví dụ agent cần hoàn thành mục tiêu x, nó lập kế hoạch bao gồm các trạng thái trung gian y,z phải đi qua và xác định các hành động để chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác

Tính cộng đồng

( Social Ability )

Agent có thể tương tác với những agent

khác hay con người để hoàn thành công

việc riêng của mình hay trợ giúp các

agent khác trong những hoạt động nào

đó.

Một vài mục tiêu có thể thu được với sự phối hợp

của các agent khác.

=>> MultiAgent (đa Agent)

Sự phối hợp

1. Agents sử dụng các ngôn ngữ và các giao thức chuẩn để phối hợp và cộng tác để thu được những mục tiêu chung.

2. Phối hợp với human agents và các agent phàn mềm khác ( Mô hình khởi đầu hỗn hợp)

3. Đàm phán và phối hợp với các agent khác

4. Cácn ngôn ngữ truyền thông Agent và các giao thức hỗ trợ tất cả các dạng thao tác trong.

5. Nhất quán với qui ước con người và trực giác

6. Cơ cấu hướng đội và đồng diễn agent.

7. Agents có tính xã hội.

(c) SE/FIT/HUT 19

Các đặc điểm khác

• Tính linh hoạt: trong việc phản ứng lại các tác

động từ môi trường bên ngoài Agent không thực

hiện các hành động một cách máy móc mà có sự

lựa chọn thích hợp.

• Tính thích nghi: là khả năng tự thay đổi để thích

ứng với môi trường và theo ý muốn của người sử

dụng.

• Tính liên tục theo thời gian : Agent về mặt hệ

thống là một tiến trình hoạt động liên tục.

Tính di động

• Khả năng agent xuyên qua các mạng truyền

thông điện tử.

• Cho phép gửi các chuỗi thông điệp thông qua

mạng.

• Ví dụ: Nếu agent di động hoạt động tự chủ, người sử dụng

không cần yêu cầu duy trì kết nối mạng liên tục Thay vào

đó, có thể cung cấp cho agent nhiệm vụ, gửi nó thông qua mạng và rời bỏ kết nối mạng.

• Khi agent thu được kết quả yêu cầu, tự động thông báo

ngược trở lại bằng việc thiết lập kết nối mạng cho người sử dụng hoặc chờ sự lựa chọn mạng tiếp theo của người sử dụng

III Phân loại

Các loại Agent

• Agent cá nhân

• Agent tự chủ

• Agent giao diện

• Agent di động

• Agent thông tin

• Internet Agent

•

„Lạm phát Agent

•Smart Agent

•Hybrid Agent

•Softbot

•Knowbot

•Taskbot

•Robot ….

Mobility simple complex

Mobile Stationary Single agent

Multi_agent_system Number of agent

Degree of intelligence

Phân loại

(Degree of intelligence)

(number of Agent)

Phân loại chung

„ Agents cộng tác

„ Agents giao diện

„ Agents di động

„ Information/Internet Agents

„ Agents phản xạ

„ Hybrid Agents

„ Smart Agents

Agent cộng tác (Collaborative)

„ Vấn đề mở rộng khi tồn tại nhiều agent đơn

„ Khả năng hoạt động trong của các Legacy System

„ Giải quyết các vấn đề về phân tán(Phép chẩn đoán phân tán)

„ Sử dụng nguồn tài nguyên phân tán(e.g health care)

„ Phân cấp Modularity (=> giảm độ phức tạp)

„Tốc độ (nhờ có sự tương tranh)

„Khả năng tái sử dụng

„Độ linh hoạt

„ Mô phỏng và hiểu xã hội

(c) SE/FIT/HUT 25

Vấn đề đặt ra

„Lý thuyết điều phối

„Sự ổn định, Khả năng mở rộng, Độ

hiệu quả

„Hệ thống di sản (legacy system)

„Khó khăn trong vấn đề Học

Agents giao diện

„ Trợ lý cá nhân cộng tác với người sử dụng

„ Động cơ thúc đẩy: Tăng khả năng của con người.

Vấn đề đặt ra

„ Chứng minh rằng Agents giao diện giảm

gánh nặng công việc và sự trợ giúp

„ Agent học cách nhận biết hiện trạng của

người dùng

„ Nâng cao khả năng của agent theo thời

gian

„ Mở rộng agent giao diện đàm phán với

agent ngang hàng

• Nâng cao sự tin cậy và khả năng của agent

giao diện

• Mở rộng phạm vi ứng dụng agent giao diện

Agents di động

„ Giảm khối lượng công việc của net (đáng

cố gắng nếu kích thước dữ liệu được truyền >> kích thước của agent)

„ Nguồn tài nguyên cục bộ có hạn

„ Tính toán dị bộ

„ Tính toán phân tán linh hoạt

„ Hiệu quả rõ ràng

„ Cân nhắc lại việc thiết kế phần mềm nói chung

„ Dễ dàng hợp tác

„ Kiến trúc tính toán phân tán linh hoạt

Ví dụ: Giảm tải trong

ngừa sự thay đổi agent trái phép)

những mối hại agent cố tình)

„ Tính phí (Agent sẽ chi trả cho nguồn tài nguyên như thế nào)

(c) SE/FIT/HUT 31

Agents thông tin

„Chúng ta dư thừa dữ liệu nhưng lại

thiếu hụt thông tin

„Agent thông tin biết nơi nào để tìm

kiếm thông tin và tìm như thế nào

• Tìm thông tin

• Tập hợp/Rút ra thông tin

• Lựa chọn và tổng hợp kiến thức dựa trên

thông tin

Vấn đề ???

thông tin?

• Học Máy, thống kê

nào (tương tự như tương tác với các agent )

Agents phản xạ

„Không có mô hình tượng trưng bên trong

„Biểu diễn dữ liệu gần với dữ liệu nguuyên

thuỷ

„Yêu cầu: Hệ thông minh cần biểu diễn dựa

trên thế giới vật chất

tạp ?

Những thách thức

các ứng dụng

thiết kế

Hybrid Agents

„ Sự kết hợp giữa agent phản xạ và agent

thảo luận:

„ Sử dụng ý nghĩa của kiến trúc phân lớp,

Lớp thấp giải quyết hành vi phản xạ và

lớp cao phục vụ cho việc thảo luận và

chứa các mô hình tượng trưng

iv Hệ dựa Agent

„Agents v à hệ dựa agent là một nguy ên lý mới của công ngh ệ phần mềm :

hiểu biết hơn về đặc điểm và của độ phức tạp trong phần mềm

một đặc tính quan trọng nhất của những phần mềm phức tạp

(c) SE/FIT/HUT 37

Xu hướng phát triển phương

pháp lập trình

„sub-routines;

„thủ tục & hàm;

„kiểu dữ liệu trừu tượng;

„objects;

„tới agents

objects 1982

agents 1999

structured

programming

Lĩnh vực tạo nên Agent

Hệ phân tán

Cơ sở dữ liệu & nhận thức dựa trên kỹ thuật

phục hồi thông tin

Máy biết nhận thức

agents AI & dựa trên khoa học

Mã hoá di động

Intelligent Agent?

™ IBM

™ IA: là các thực thể phần

mềm thực hiện một tập hợp các thao tác nhân danh NSD hoặc một CT khác với mức độ độc lập hoặc tự chủ nhất định, sử dụng một số tri thức và hình dung về mục đích và yêu cầu của người sử dụng

IBM:

”Intelligent agents are

software entities that

carry out some set of

operations on behalf of a

user or another program

with some degree of

independence or

autonomy, and in doing

so, employ some

knowledge or

representations of the

user’s goals or desires”

Từ Agent tới Agent thông minh

„nhận thức, suy nghhĩ

„Agent tương tác với môi trường bên trong của nó:

„ theo dõi hiệu quả của các hành động

„ khám phá

„ tương tác với một người sử dụng

autonomous interface agent collaborative agent

collaborative learning agent intelligent agent

Hệ đa Agent – Multi Agent

„ Môi trường đa Agent

wCung một cơ sở hạ tầng cho việc truyền thông cùng với

các giao thức tương tác.

wMở và không bị tập trung hoá.

„Có các agent có thể hoạt động một cách tự chủ, phân

tán và tương tác được với các agent khác.

„ Các cơ chế

„ Thương lượng (Negotiation)

„ Hợp tác (Cooperation)

„ Điều phối (Coordination)

Các ưu điểm của hệ Agent

„Bài toán phân tán/ Đa mục tiêu

„Lời giải các công nghệ khác không cho phép giải quyết

„Lời giải đơn giản hơn

„Phân tích và thiết kế dễ dàng hơn

„Chi phí thấp hơn

(c) SE/FIT/HUT 43

Các hạn chế của Agent

„Agent không quan tâm đến thời gian,

thời điểm thực hiện.

„Chỉ đặt vấn đề mục đích công việc

chẽ Yêu cầu tính kỷ luật cao.

V Ứng dụng của Agent

‰Trong công nghiệp

z Sản xuất ( Hệ YAMS, cộng tác thiết

kế, điều khiển robot sản xuất, etc.)

z Điều khiển quy trình(ARCHON: quản

lý truyền tải điện năng và phần tử gia tốc)

z Viễn thông, Monique

z Điều khiển giao thông đường không, Omar

z Hệ thống vận tải (giao thông vận tải

và quản lý )

Mobile Customer

Agent

Agent Agent

Agent

Mobile Customer

Mobile Customer Mobile

Customer

„ Trong kinh tế

z Các dịch vụ thông tin,, Steve

z E-commerce (Kasbah, BargainFinder, Jango, MAGMA)

z Quản lý phương thức kinh doanh (Dự án ADEPT)

„ Y tế

„(Monitoring - theo dõi trình trạng sức khỏe bệnh nhân)

„Chăm sóc sức khoẻ ( Hệ thống chăm sóc phân tán tích hợp quy trình

quản lý bệnh nhân )

„ Giải trí

„ Games ( Game về sinh vật)

„ Ảnh hưởng trong nhà hát và rạp chiếu phim ( Believable agents đóng

thay con người)

Ứng dụng Agent trong Game

Mô hình hoá hành vi hoạt động

Breakaway Solutions Inc agent-based intelligent mission controller node (IMCN)

- link - Theater Battle Management Core System (TBMCS)

Các hướng trong tương lai

„Sự phát triển ứng dụng thế giới thực;

„Phương pháp thiết kế và phát triển hệ thống

dựa vào agent

„bộ dụng cụ sức bền công nghiệp cho việc xây

dựng các hệ thống dựa vào agent

„Trang web cá nhân linh động hơn hỗ trợ:

„Du lịch

„Mua hàng

„Tìm kiếm và tập hợp thông tin ( có giới hạn

trang hỗ trợ ?)

„Đàm phán

Ưu điểm và ứng dụng

„ Có khả năng giải quyết các vấn đề lớn,

„ ngoài khả năng của agent đơn lẻ (ví dụ do hạn chế tài nguyên).

„ Cho phép tương tác giữa các hệ có sẵn

„ , ví dụ hệ chuyên gia, hệ trợ giúp quyết định, các giao thức truyền thông sẵn có.v.v.

„ Tăng tính mở rộng (scalability)

„ mô hình tổ chức của các agent có thể thay đổi mềm dẻo theo sự biến động của môi trường.

„ Cho phép giải quyết các bài toán có tính phân tán

„ như quản lý mạng viễn thông, kiểm soát lưu lượng.v.v.

„ Cho phép giải quyết các bài toán trong đó thông tin và tri thức có nguồn gốc phân tán

(c) SE/FIT/HUT 49

Định hướng Agent

‰ “ Độ chín “ của kỹ thuật agent:

zCác tiêu chuẩn

zNền móng

zCác phương pháp luận

‰Ở đâu áp dụng kỹ thuật agent

zTự động dò tìm sự cố , lỗi, hư hỏng và các ngoại lệ, etc.

zTự động tìm kiếm thông tin và các tài nguyên khác.

zTự động đàm phán về tài nguyên

zHỗ trợ các hoạt động tay chân phức tạp

zCá nhân hoá các dịch vụ

Tôi là một agent

Do you like me ?

Thông tin thêm về Agents

„The Laboratory for Advanced Information Technology (LAIT) at UMBC (Tim Finin) http://www.cs.umbc.edu/agents

„Bots: http://www.botspot.com

„Research:

• Software Agents Group at the MIT Media Lab (Patti Maes):

http://agents.www.media.mit.edu/groups/age nts

• Queen Mary and Westfield College, University

of London (Jennings & Wooldridge):

http://www.elec.qmw.ac.uk/isag/

• Carnegie Mellon University (Katia Sycara):

http://www.cs.cmu.edu/~softagents/

Các ngôn ngữ truyền thông

Agent (ACLs):

•FIPA ACL: http://drogo.cselt.it/fipa

•KQML:

http://www.cs.umbc.edu/kqml/kqmlspec/s

pec.html

Discusion ?

„Nghĩ 1 bài toán đã làm

„Chuyển đổi thành hệ Agent ?

„Khả thi

„Ích lợi

„Hiệu quả