Điện toán đám mây Tác tử phần mềm hướng tới dịch vụ điện toán thông minh

Mặc dù rất khó để định lượng sự thông minh của một hệ thống, nhưng có thể nhậnthấy 2 mức độ thông minh thông qua một số đặc điểm mà nó có: - Thông minh thấp: là một hệ thống đơn giản, nó

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

M c l c ục lục ục lục

Trang phụ bìa 1

Mục lục 1

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt 3

Danh mục các bảng 4

Danh mục các hình vẽ, đồ thị 4

MỞ ĐẦU 5

Chương 1 – TỔNG QUAN 8

1.1 Giới thiệu 8

1.2 Cấu trúc bài khóa luận: 11

Chương 2 – TÁC TỬ 11

2.1 Tác tử và tính chất của tác tử 11

2.1.1 Tác tử 11

2.1.2 Đặc điểm của tác tử 14

2.2 Tác tử và môi trường 15

2.2.1 Hàm tác tử 15

2.2.2 Chương trình tác tử 16

2.3 Tính hợp lý – các tác tử hợp lý 18

2.3.1 Các tác tử hợp lý 18

2.3.2 Độ đo hiệu suất 18

2.4 Môi trường công việc 22

2.4.1 Xác định môi trường công việc 22

2.4.2 Tính chất của môi trường công việc 24

2.5 Kiến trúc của tác tử 27

2.5.3 Phân loại kiến trúc tác tử 27

2.5.4 Khả năng học của tác tử 30

2.6 Ứng dụng của tác tử thông minh 31

2.7 Đa tác tử (Multi Agent System - MAS) 32

2.7.1Định nghĩa 32

2.7.2 Kiến trúc hệ thống đa tác tử (MAS) 32

2.7.3 Đặc điểm của hệ thống đa tác tử 33

2.7.4 Ứng dụng của hệ thống đa tác tử 34

Chương 3 TÁC TỬ DI ĐỘNG (MOBI AGENT) VÀ MÔI TRƯỜNG PHÁT TRIỂN TÁC TỬ DI ĐỘNG 34

3.1 Khái niệm về tác tử di động và lợi ích của nó 34

3.1.1 Khái niệm 34

3.1.2 Lợi ích của tác tử di động 35

3.2 Các đặc tính của tác tử di động 36

3.3 Nguyên lý hoạt động 37

3.3.1 Vòng đời của một tác tử di động 37

3.3.2 Cơ chế di chuyển của tác tử di động 37

3.4 Kiến trúc của một hệ thống tác tử di động 38

3.5 Môi trường phát triển tác tử di động 39

3.5.1 Aglet 40

3.5.2 Voyager 42

3.5.3 Mole 43

3.5.4 ZEUS 43

3.5.5 JADE 44

3.6 Ứng dụng của công nghệ tác tử di động 44

CHƯƠNG 4: ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY VÀ TÁC TỬ PHẦN MỀM – CÁC DỊCH VỤ ĐIỆN TOÁN THÔNG MINH 46

4.1 Điện toán đám mây 46

4.1.1 Khái niệm 46

4.1.2 Sự triển khai mô hình đám mây 48

4.1.3 Ví dụ về những hệ thống điện toán đám mây 49

4.2 Điện toán đám mây và tác tử phần mềm – các dịch vụ điện toán thông minh 50

4.2.2 Tác tử sử dụng đám mây 54

4.3 Điện toán đám mây cho hệ thống giao thông thông minh 56

4.3.1 Giới thiệu 56

4.3.2 Lịch sử nghiên cứu hệ thống quản lý giao thông 57

4.3.3 Hệ thống quản lý giao thông dựa trên tác tử 60

4.3.4 Đám mây giao thông thông minh 65

4.3.5 Kiến trúc của đám mây giao thông thông minh 67

4.3.6 Kết luận 68

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 69

TÀI LIỆU THAM KHẢO 69

Danh m c các ký hi u, các ch vi t t t ục lục ệu, các chữ viết tắt ữ viết tắt ết tắt ắt STT Chữ viết tắt Giải nghĩa 1 AI Artificial Intelligene 2 PEAS Performance Environment Actuators Sensors 3 FIPA Foundation for Intelligent, Physical Agents 4 MAS Multi Agent Systems 5 ITS Intelligent Transportation System 6 TSC Traffic Signal controller 7 PTMS- Parallel Transportation Management Systems 8 MA Management Agent 9 ATS Artificial Transportation System -Danh m c các b ng ục lục ảng Bảng 1 Bảng chức năng tác tử đơn giản hút bụi thông minh của thế giới máy hút bụi như trong hình 2 12

Bảng 2 Môi trường nhiệm vụ của tài xế taxi tự động 18

Danh m c các hình vẽ, đ th ục lục ồ thị ị

Hình 1: Tác tử tương tác với môi trường thông qua bộ cảm biến và bộ truyền động 15

Hình 2: Thế giới của máy hút bụi chỉ có 2 vị trí 17

Hình 3: Lược đồ mô hình tác tử phản xạ đơn giản 28

Hình 4: Sơ đồ một tác tử phản xạ dựa trên mô hình 29

Hình 5: Mô hình một tác tử hướng mục tiêu 30

Hình 6: Mô hình tác tử hướng lợi ích 30

Hình 7: Mô hình tổng quát của một tác tử có khả năng học 31

Hình 8: Mô hình hệ thống đa tác tử 32

Hình 9: Vòng đời của một tác tử di động 37

Hình 10: Cơ chế di chuyển của tác tử di động 38

Hình 11: Mô hình hệ thống tác tử di động 38

Hình 12: Mô hình vòng đời và hoạt động 42

Hình 13: Những khía cạnh chính của hệ thống đám mây 47

Hình 14: Giai đoạn 1-2 sự phát triển của công nghệ thông tin tương ứng với hệ thống quản lý giao thông 57

Hình 15 Mô hình quản lý giao thông các giai đoạn tiếp theo 59

Hình 16: Lớp tổ chức của hệ thống giao thông phân tán dựa trên tác tử 62

Hình 17: Thời gian chạy thử nghiệm ATS và Adapts trên một máy PC 63

Hình 18: Điện toán đám mây cho hệ thống giao thông đô thị 66

Hình 19: Bốn tầng kiến trúc của đám mây giao thông thông minh 68

M Đ U Ở ĐẦU ẦU

Trải qua nhiều thế kỷ, các công cụ ngày càng tăng tinh vi đã được phát triển đểphục vụ nhân loại Công cụ vật chất như đục, búa, giáo, mũi tên, súng, xe đẩy, xehơi, máy bay và tất cả đều có vị trí của mình trong lịch sử của nền văn minh Nhânloại cũng đã phát triển các công cụ giao tiếp – nói ngôn ngữ, ngôn ngữ viết, vàngôn ngữ của toán học Những công cụ này có không chỉ được dùng cho việc traođổi và lưu trữ thông tin, nhưng cũng có cho phép sự biểu hiện của khái niệm màchỉ đơn giản là không thể tồn tại bên ngoài ngôn ngữ

Trong vài thập kỷ qua đã chứng kiến sự xuất hiện của một công cụ mới – máytính Máy tính có thể thực hiện được những việc mà một người bình thường có thểthực hiện được nhưng nhanh hơn và đáng tin cậy hơn Điều đó làm con người bỏđược sự chán ngắt của những công việc trước đây mà họ phải thực hiện bằng tay.Mặc dù các ứng dụng của máy tính là rất ấn tượng nhưng nó thực sự hoạt độngkhá đơn giản, và trong các ứng dụng đó máy tính vẫn chỉ là một máy thực hiệntính toán phức tạp Ý tưởng mới là liệu ta có thể xây dựng một máy tính (hoặc mộtchương trình máy tính) có khả năng suy nghĩ, có khả năng thay thế con ngườihoàn toàn không? Tham vọng đó của chúng ta tạo ra một bước nhảy vọt trongnghiên cứu sáng tạo và là một thách thức lớn đối với những người làm trong lĩnhvực công nghệ thông tin

Nghiên cứu trí tuệ nhân tạo là hướng tới xây dựng một máy như vậy và nâng cao

sự hiểu biết của chúng ta về trí thông minh Các thành quả sau cùng trong lĩnh vựcnày sẽ là xây dựng được một máy tính mà có thể bắt chước hoặc vượt qua khảnăng suy nghĩ của con người, bao gồm cả lý luận, hiểu, trí tưởng tượng, nhậndạng, sáng tạo và cảm xúc Để đạt được đến điều đó còn là một sự thách thức lớn.Tuy nhiên một số thành công đã đạt được trong lĩnh vực này là bắt chước lĩnh vực

cụ thể của hoạt động tinh thần của con người Chẳng hạn, hiện nay máy có thểchơi cờ vua ở mức cao nhất, có thể giải thích câu nói, và để chẩn đoán trong ykhoa, có thể hiểu và phân tích ngôn ngữ tự nhiên, dịch…

Những thành công khiêm tốn, nghiên cứu về trí tuệ nhân tạo, cùng với các ngànhkhoa học máy tính, đã dẫn đến sự phát triển của một số công cụ tính toán hữu ích.Những công cụ này có một loạt các ứng dụng tiềm năng Các công cụ đặc biệtquan tâm có thể tạm chia giữa các hệ thống dựa trên tri thức, trí tuệ tính toán, vàcác hệ thống lai (hybrid) Hệ thống dựa trên tri thức bao gồm hệ chuyên gia và hệthống quy tắc, hệ thống hướng đối tượng và khung cơ bản, và các tác tử thôngminh.Trí thông minh tính toán bao gồm các mạng nơ ron thần kinh, giải thuật ditruyền và các thuật toán tối ưu hóa khác Kỹ thuật xử lý không chắc chắn, chẳnghạn như fuzzy logic, phù hợp với cả hai loại.

Hệ thống dựa trên tri thức, trí tuệ tính toán, và các hệ thống lai của chúng được gọichung ở đây là hệ thống thông minh

Một hệ thống là một phần nhỏ của vũ trụ mà chúng ta đang quan tâm Nó có thể là

tự nhiên như thời tiết hoặc do con người tạo ra như một chiếc ô tô, nó có thể làmột đối tượng như một cái máy hoặc trừu tượng như một hệ thống bầu lãnh đạochính trị Môi trường xung quanh là tất cả mọi thứ khác mà tương tác với hệthống Hệ thống này đôi khi có thể được chia nhỏ hơn thành các hệ thống con, các

hệ thống con đó cũng tương tác lẫn nhau

Mặc dù rất khó để định lượng sự thông minh của một hệ thống, nhưng có thể nhậnthấy 2 mức độ thông minh thông qua một số đặc điểm mà nó có:

- Thông minh thấp: là một hệ thống đơn giản, nó phải được “chỉ bảo” mọi thứ

và cần những chỉ dẫn hoàn hảo, cần điều khiển ở mức thấp, các tham số phảiđược thiết lập, nó thường là một cái máy (cơ khí)

- Thông minh cao: thường là một hệ thống phức tạp, nó tự chủ ở một mức độnhất định và cần một ít chỉ dẫn, xác định mục tiêu cho nó, đòi hỏi điều khiển ởmức cao, thích nghi, thực hiện các quyết định và lựa chọn – đó thường là mộtmáy tính (máy vi tính)

Giữa 2 mức độ trên có một sự liên tục, hầu hết các thiết bị trong thực tế đều thuộcloại này Bởi vì định nghĩa rộng, tất cả những hệ thống điều khiển đều thông minh

ở một mức độ nhất định và khía cạnh này chúng là tương tự Tuy nhiên, hệ thốngthông minh hơn có thể thao tác trên những tình huống phức tạp hơn và thực hiệnnhững quyết định phức tạp hơn

Các lĩnh vực ứng dụng của hệ thống thông minh: Một số lĩnh vực đặc biệt mà hệthống thông minh đã được áp dụng như sau: hệ thống công cụ hạ cánh, phi công tựđộng, hệ thống tránh va chạm, phanh chống khóa, túi khí thông minh, phương tiệngiao thông thông minh, chẩn đoán y khoa, xử lý ảnh, phân tích dữ liệu thông minh,phân tích rủi ro tài chính, xử lý ngôn ngữ tự nhiên…

Trong phạm vi bài khóa luận này tôi xin trình bày một số khái niệm có liên quantrong hệ thống thông minh: tác tử, đa tác tử, tác tử di động và môi trường pháttriển tác tử di động, hướng nghiên cứu mới điện toán đám mây và tác tử phần mềmhướng tới dịch vụ điện toán thông minh, một ứng dụng nhỏ là thiết kế hệ thốnggiao thông thông minh dựa trên công nghệ điện toán đám mây kết hợp tác tử diđộng

Qua đây em xin chân thành cảm ơn Thầy GS TSKH Hoàng Văn Kiếm đã dẫn dắtcho em tiếp cận được với những kiến thức mới trong lĩnh vực công nghệ tri thức.Cũng xin cảm ơn các bạn cùng khóa đã động viên, khích lệ, chia sẻ tài liệu để tôi

có thể hoàn thành khóa luận này

Ch ương 1 – TỔNG QUAN ng 1 – T NG QUAN ỔNG QUAN

1.1 Gi i thi u ới thiệu ệu, các chữ viết tắt

Điện toán đám mây cung cấp những dịch vụ linh hoạt có hiệu suất cao, lưu trữ dữliệu có khả năng mở rộng đến số lượng người dùng lớn và tăng lên mỗi ngày Điệntoán đám mây khuếch trương trường hoạt động của hệ thống điện toán phân tánbằng việc cung cấp những dịch vụ Internet tiên tiến, bổ sung và hoàn thiện đầy đủ

các chức năng của điện toán phân tán được cung cấp bởi web, điện toán lưới vàmạng ngang hàng( peer-to-peer networks) Trong thực tế, hệ thống điện toán đámmây cung cấp cơ sở hạ tầng với quy mô lớn cho máy tính hiệu suất cao tự độngthích ứng với nhu cầu của người dùng và ứng dụng.

Ngày nay, điện toán đám mây được sử dụng chủ yếu cho việc xử lí khối lượngcông việc tính toán chuyên sâu và cung cấp khối lượng lớn cơ sở dữ liệu lưu trữ

Cả hai mục tiêu trên được liên kết với mục tiêu thứ ba là giảm tiềm năng quản lí

và sử dụng Cùng lúc đó, hệ thống đa tác tử(hệ thống đa nhân) đại diện cho một

mô hình điện toán phân tán khác dựa vào tương tác đa tác tử có khả năng xử líthông minh Một tính năng quan trọng của những tác tử phần mềm là sự thôngminh được thể hiện dựa vào phương pháp tập hợp trí tuệ nhân tạo cần sự hợp tácgiữa giữa nhiều tác tử mà có thể hoạt động song song hay phân tán với máy tính

để đạt được hiệu suất cao cho giải quyết những phức hợp lớn với thời gian vậnhành ngắn Mặc cho những khác biệt đó, điện toán đám mây và hệ thống đa tác tửchia sẻ nhiều vấn đề chung và những chủ đề khảo sát trên cả hai lĩnh vực có nhiềuđiểm chung đáng nghiên cứu Nói một cách cụ thể, điện toán đám mây có thể đưa

ra một cơ sở hạ tầng tính toán có năng suất, đáng tin cây, dễ dự báo và có khảnăng mở rộng cho sự vận hành của hệ thống đa tác tử - thực hiện các tác tử phứchợp dựa vào các ứng dụng như khi mô hình hóa và mô phỏng các hệ thống phứctạp được cung cấp Mặc khác, các tác tử phần mềm có thể được sử dụng như phầnhợp thành cơ bản cho những công cụ thông minh trong điện toán đám mây làmchúng dễ thích ứng, linh hoạt và tự chủ hơn trong nguồn quản lí, cung cấp dịch vụ

và trong vận hành những ứng dụng với quy mô lớn

Một tác tử là một thực thể tính toán mà hoạt động của nó do một thực thể (hoặcnhiều thực thể) khác chịu trách nhiệm để làm một nhiệm vụ hay đạt được một mụcđích cho trước Hệ thống tác tử là các chương trình phần mềm khép kín thể hiệnphạm vi kiến thức và năng lực có thể xử lí ở một mức độ độc lập nhất định để đưa

ra các hoạt động cần thiết nhằm đạt được những mục đích cụ thể Chúng đượcthiết kế để vận hành trong điều kiện môi trường thay đổi không ngừng.

Mặc dù một tác tử riêng lẻ cũng có thể hoạt động để chạy được một nhiệm vụ chocho trước, một mô hình tác tử được hình thành như một mô hình điện toán phântán- một tập hợp tác tử tác động với nhau bằng cách trao đổi thông tin và hợp tác

để thực hiện những nhiệm vụ tổng hợp các tương tác, trí tuệ, sự thích ứng và sựthay đổi không ngừng- là vấn đề quan trọng cần được giải quyết Có nghĩa là thậmchí chúng ta có thể phân định rạch ròi một tác tử cô lập với các tác tử khác thì môhình tác tử cũng có thể được khai thác hoành chỉnh nếu chúng ta xem những tác tử

là những thực thể hoạt động trong một bộ sưu tập tác tử, do vậy bổ sung cho cáigọi là hệ thống mô hình hệ thống đa tác tử Thực tế, khó để hình dung một tác tử

sẽ tồn tại và hoạt động ra sao nếu chỉ là một thực thể đơn lẻ không hề tương tácvới các tác tử khác (thực tế hay nhân tạo) trong môi trường Ngoài ra các tác tửthông tin hoặc cái tác tử cá nhân đều được cho là hoạt động riêng lẻ trong giảiquyết vấn đề, điều này chắc chắn sẽ được cải thiện trong khả năng xử lí và kết quảđạt được nếu hợp tác với những tác tử khác trong tiếp nhận thông tin để thi hànhnhiệm vụ hoặc trao đổi tri thức để nâng cao vai trò và sự đóng góp của tác tử

Sự tương đồng và khác biệt trong các mô hình điện toán phân tán có thể được khaithác cho mục đích dựa vào chúng để sử dụng tổng hợp một số công nghệ Ví dụ,những ứng dụng phân cấp dựa vào hệ thống đa tác tử có thể được phát triển trên hệthống lưới hoặc trong mạng peer-to-peer Đồng thời, các ứng dụng dựa vào mạnglưới cảm biến có thể dùng các kĩ thuật phân tán thông minh thông qua một kênhcủa hệ thống đa tác tử có tính năng học tập và tái hoạt động

Hai cách thức chính để tích hợp việc sử dụng hệ thống các tác tử và đám mây.Cách đầu tiên là dựa vào nguyên tắc linh hoạt, thông minh, tái hoạt động và tự chủcủa tác tử có thể được sử dụng trên nền tảng của điện toán đám mây, để sản xuất

ra các giải pháp và dịch vụ đám mây tiên tiến cho ra đời chức năng và dịch vụthông minh mà ngày nay vẫn chưa xuất hiện trên cơ sở hạ tầng của điện toán đám

mây đương đại Cách thứ hai là chú trọng vào ý tưởng điện toán đám mây có thểđưa ra một nền tảng lí tưởng có thể chạy được hệ thống đa tác tử cơ sở, các môphỏng và các ứng dụng bởi nó có nguồn tài nguyên với số lượng sản xuất và lưutrữ lớn có thể được cấu hình thật năng động để chạy được hệ thống đa tác tử dựatrên phần mềm quy mô lớn ở một phạm vi chưa từng có.

Trong những năm qua, nhiều môi trường lập trình tác tử - hỗ trợ các kiến trúc tác

tử riêng biệt và cung cấp thư viện của tương tác giao thức như Jason, 3APL,JACK, Claim, SyMPA, JADE, Cougaar, Jadex, và ZEUS đã được phát triển.Ngoài ra, các phương pháp công nghệ phần mềm như Gaia, Tropos và AUML đãđược thiết kế để phân tích và kiến tạo những hệ thống dựa vào tác tử Những nỗlực để tiêu chuẩn hóa các đặc tính và cơ sở của hệ thống tác tử đã được hoàn thànhnhư với FIPA và KQML cho trao đổi thông tin liên tác tử Các môi trường, bộcông cụ và phương pháp cho phép những công nghệ được bổ sung cho ứng dụngcủa hệ thống đa tác tử trên hệ thống tính toán truyền thống Tuy nhiên, chúng sẽcàng thú vị hơn nếu chúng còn được trang bị sẵn cơ sở hạ tầng điện toán phân tánnhư điện toán lưới, điện toán đám mây hay mạng lưới peer-to-peer để củng cố cho

sự phát triển ứng dụng của hệ thống đa tác tử với quy mô lớn đạt được hiệu suất vànăng mở rộng cao

Tuy vậy, mặc cho tiềm năng về không gian chung nơi mà công nghệ tác tử và cơ

sở hạ tầng điện toán đám mây được sử dụng hiệu quả để tạo ra những mô hình, kĩthuật, hệ thống và ứng dụng tiên tiến thì cho đến ngày nay chỉ có một vài hoạtđộng nghiên cứu có sử dụng cả hai công nghệ này Trong các tài liệu, có một sốlượng rất hạn chế văn bản nói về sự tích hợp giữa các tác tử và đám mây

1.2 C u trúc bài khóa lu n: ấu trúc bài khóa luận: ận:

Chương 1 trình bày tổng quát về nội dung bài khóa luận Chương 2 trình bày cáckhái niệm về tác tử và đa tác tử Trong chương 3 là phần trình bày về tác tử di

động và môi trường phát triển tác tử di động Chương 4 là khái niệm về điện toánđám mây, mối liên hệ giữa điện toán đám mây và tác tử phần mềm hướng tới dịch

vụ điện toán thông minh Đám mây thông minh cho hệ thống giao thông thôngminh

Tương tự như vậy, phần lớn các giao dịch trên thị trường chứng khoán thếgiới được thực hiện bởi các tác tử thông minh Gặt hái những khoảng lợi ích từmột số loại cổ phần nhờ việc xử lý dựa trên phản ứng nhanh chóng với những biếnđộng giá nhỏ Bởi vì thời gian để một thương nhân con người đồng hóa dữ liệu vàđưa ra quyết định, sẽ làm cơ hội sẽ bị mất

Khi các tác tử thông minh cung cấp một cách để giảm bớt sự phức tạp trongthế giới thực, chúng cũng thực hiện đầy đủ vai trò tương tự như trong hệ thốngmáy tính Khi hệ thống phần mềm trở nên lớn và phức tạp hơn, nó dần trở nên bấtkhả thi để duy trì chúng như hệ thống tập trung được thiết kế và thử nghiệm với

mọi tình huống Một phương pháp khác là để có những ý tưởng của phần mềmmô-đun hướng đến khả năng tối ưu của nó, cụ thể là, để biến các module thành cáctác nhân tự chủ có thể đưa ra quyết định thông minh của mình trong một loạt cáctình huống Các tác tử này cho phép hệ thống phần lớn là tự quản, vì chúng có thểđược cung cấp kiến thức để ứng phó trong tình huống cụ thể, chứ không phải đượclập trình một cách rõ ràng để xử lý mọi tình huống có thể dự đoán.

Lưu ý rằng không phải tất cả các tác tử đều là thông minh, định nghĩa cho một tác

tử: “Một tác tử là một hệ thống máy tính được đóng gói đặt trong một số môi trường, và có khả năng linh hoạt, hành động tự chủ trong môi trường đó để đáp ứng các mục tiêu thiết kế của nó”.

Từ định nghĩa này, chúng ta có thể thấy rằng ba đặc điểm chính của một tác tử là

được quyền tự chủ, bền bỉ và khả năng tương tác với môi trường của nó Tự chủ

đề cập đến khả năng của một tác tử đưa ra quyết định riêng của mình dựa trên kinhnghiệm và hoàn cảnh riêng của mình, và để kiểm soát trạng thái bên trong củamình và hành vi Định nghĩa hàm ý rằng những chức năng của tác tử bền bỉ trongmôi trường của nó, nghĩa là, nó là bền bỉ theo thời gian Tác tử cũng được đặt vàomột tình thế, tức là, chúng đáp ứng các nhu cầu của môi trường và có khả nănglàm theo điều đó Tương tác với môi trường vật lý đòi hỏi phải nhận thức thôngqua các bộ cảm biến, và hành động thông qua thiết bị truyền động hoặc cơ quantác động Tương tác với một môi trường phần mềm hoàn toàn là đơn giản hơn, chỉcần truy cập và thao tác dữ liệu và các chương trình

Sự thông minh có thể được thêm vào một mức độ nhiều hay ít, nhưng chúng ta

có thể mong đợi một cách hợp lý các tác tử thông minh làm được tất cả nhữngđiều sau đây:

 Phản ứng

 Hướng đích

 Khả năng tương thích (thích ứng)

 Khả năng xã hội

Khả năng xã hội đề cập đến khả năng hợp tác và thỏa thuận với các tác tử(hoặc con người) Thật đơn giản để mường tượng ra tác tử có phản ứng một cáchthuần túy, ví dụ, một người có vai trò duy nhất là đặt một cảnh báo trên màn hìnhmáy tính của bạn khi máy in đã hết giấy Tương tự như vậy, mô-đun mã máy tínhthông thường có thể được coi là hướng mục tiêu trong ý nghĩa hạn chế mà nó đãđược lập trình để thực hiện một nhiệm vụ cụ thể không phụ thuộc môi trường của

nó Vì nó là tự chủ, tác tử thông minh có thể quyết định những mục tiêu riêng củamình và chọn các hành động của mình trong việc theo đuổi những mục tiêu Đồngthời, nó cũng phải có khả năng thích ứng với những thay đổi bất ngờ trong môitrường của nó Vì vậy phải có sự cân bằng giữa phản ứng và hành vi hướng đíchđiển hình thông qua giải quyết vấn đề hỗn hợp như lập kế hoạch, tìm kiếm, raquyết định, học thông qua kinh nghiệm

Không có lý do gì để các tác tử nên duy trì trên một máy tính đơn Nếu mộtmáy tính được kết nối mạng, một tác tử di động có thể đi đến các máy tính từ xa

để thực hiện nhiệm vụ được chỉ định của nó trước khi trở về với nhiệm vụ hoànthành Một nhiệm vụ điển hình cho một tác tử di động có thể là để xác định kếhoạch du lịch của một người Điều này đòi hỏi thông tin về xe lửa và lịch trìnhhàng không, cùng tính sẵn sàng của khách sạn Thay vì chuyển một lượng lớn dữliệu qua mạng từ các công ty xe lửa, các hãng hàng không, khách sạn, nó hiệu quảhơn cho các tác tử chuyển chính nó đến các trang web từ xa, tìm thông tin cầnthiết, và ngược lại Rõ ràng, có tiềm năng tác tử di động có thể là những ứng dụngđộc hại, do đó an ninh mạng là một vấn đề cần xem xét chính cho các trang webchấp nhận chúng

2.1.2 Đ c đi m c a tác t ặc điểm của tác tử ểm của tác tử ủa tác tử ử và tính chất của tác tử

Một tác tử thông thường có những đặc điểm sau:

o Tính phản xạ: Tác tử có khả năng phản xạ kịp thời với các thay đổi trong môitrường mà tác tử cảm nhận được

o Tính chủ động (hành động có mục đích): không chỉ phản xạ, tác tử còn phảibiết chủ động tìm kiếm khả năng hành động hướng tới thực hiện mục tiêuđược giao.

o Tính cộng đồng: Tác tử có khả năng tương tác với người dùng hoặc các tác tửkhác để thực hiện nhiệm vụ của riêng mình hoặc để giúp đỡ các đối tác

o Khả năng tự học: Tự học hoặc học tự động là khả năng của tác tử thu thậpcác kiến thức mới từ kinh nghiệm thu lượm được, chẳng hạn qua các lầnthành công và thất bại Kết quả tự học phải làm cho các tác tử hành động tốthơn, hiệu quả hơn

o Tính thích nghi: Thích nghi là khả năng của tác tử tồn tại và hoạt động hiệuquả khi môi trường thay đổi Mặc dù có nhiều nét liên quan với tính phản xạ,khả năng thích nghi của tác tử khó thực hiện và đòi hỏi nhiều thay đổi trongquá trình suy diễn của tác tử hơn Tính thích nghi có thể thực hiện nhờ khảnăng tự học từ kinh nghiệm của tác tử

o Khả năng di chuyển: Là khả năng của tác tử (phần mềm) di chuyển giữa cácmáy tính hoặc các nút khác nhau trong mạng đồng thời giữ nguyên trạng thái

và khả năng hoạt động của mình Các tác tử có đặc điểm này được gọi là tác

tử di động Việc thiết kế và cài đặt tác tử di động đặt ra các yêu cầu đặc biệt

về vấn đề an ninh hệ thống

2.2 Tác t và môi tr ử và tính chất của tác tử ường ng

Một tác tử là bất cứ điều gì có thể nhận thức được môi trường của mình thông quacảm biến và tác động lại với môi trường thông qua các bộ kích hoạt

Ý tưởng đơn giản này được minh họa trong hình 1 Một tác tử của con người cómắt, tai, và các cơ quan khác cho các cảm biến và tay, chân, miệng, và các bộphận khác của cơ thể cho các thiết bị Một tác tử robot có thể có máy ảnh và hồngngoại phạm vi tìm kiếm cho cảm biến và động cơ khác nhau thiết bị truyền động.Một tác tử phần mềm nhận tổ hợp phím, nội dung tập tin, và các gói tin mạng như

tập tin văn bản, và gửi các gói tin mạng Giả định chung rằng mỗi tác tử có thểcảm nhận được hành động của mình (nhưng không phải luôn luôn chính xác).Theo [1] sử dụng tên gọi percept (chuỗi cảm nhận) để đề cập đến yếu tố đầu vàogiác quan của tác tử tại bất kỳ thời điểm hiện tại Trình tự percept của một tác tử làtoàn bộ lịch sử về mọi thứ mà tác tử đó đã từng nhận được Nhìn chung, sự lựachọn hành động của một tác tử tại thời điểm tức thời được đưa ra có thể phụ thuộcvào toàn bộ chuỗi percept được quan sát cho đến hiện tại

Hình 1: Tác tử tương tác với môi trường thông qua bộ cảm biến và bộ truyền động

2.2.1 Hàm tác tử và tính chất của tác tử

Hàm tác tử là hàm ánh xạ từ lịch sử nhận thức đến hành động f: P¿→ A

Theo toán học, hành vi của các tác tử được mô tả như các hàm của tác tử được ánh

xạ bởi trình tự percept đưa ra để hành động

Chúng ta có thể tưởng tượng lập bảng hàm tác tử mô tả cho bất kỳ tác tử nào, đốivới hầu hết các tác tử đây sẽ là một bảng lớn vô hạn, trong thực tế, trừ khi chúng tađặt một ràng buộc về độ dài của chuỗi percept chúng ta muốn xem xét Cho mộttác tử thử nghiệm, chúng ta có thể trên nguyên tắc, xây dựng bảng này bằng cách

cố gắng chỉ ra tất cả các chuỗi percept có thể và ghi lại những hành động mà tác tửkhông đáp ứng và tất nhiên, đó là một đặc điểm bên ngoài của tác tử

2.2.2 Ch ương 1 – TỔNG QUAN ng trình tác t ử và tính chất của tác tử

Là chương trình hoạt động (chạy) trên kiến trúc thực tế của hàm f

Bên trong, hàm tác tử của tác tử nhân tạo sẽ được thực hiện bởi một chương trìnhtác tử

Điều quan trọng là phân biệt 2 khái niệm hàm tác tử và chương trình tác tử Hàmtác tử là một mô tả toán học trừu tượng, còn các chương trình tác tử là một thựchiện cụ thể, chạy trên kiến trúc tác tử

Để minh họa cho vấn đề trên, [1] sử dụng một ví dụ, rất đơn giản thế giới máy hútbụi thể hiện trong hình 2 Thế giới này rất đơn giản mà chúng ta có thể mô tả tất cảmọi thứ xảy ra, nó còn là một thế giới hư cấu, vì vậy chúng ta có thể phát minh ranhiều biến thể Thế giới đặc biệt này chỉ có hai địa điểm: hình vuông A và B Cáctác tử chân không nhận thức nó đang ở hình vuông nào và việc có bụi bẩn tronghình vuông đó không Nó có thể chọn để di chuyển trái, di chuyển phải, hút bụibẩn, hoặc không làm gì Một chức năng tác tử rất đơn giản như sau: nếu hìnhvuông hiện tại là bẩn, thì hút bẩn, nếu không có bụi bẩn thì chuyển sang hìnhvuông khác

Một phần của hàm tác tử này được thể hiện trong bảng 1

Hình 2: Thế giới của máy hút bụi chỉ có 2 vị trí

[A, sạch],[A, sạch],[A, sạch] Sang phải

Bảng 1 Bảng hàm tác tử đơn giản hút bụi thông minh của thế giới máy hút bụi như trong hình 2

có thể xác định chính xác hơn những gì có nghĩa là hợp lý

2.3.2 Đ đo hi u su t ộ đo hiệu suất ệu, các chữ viết tắt ấu trúc bài khóa luận:

Độ đo hiệu suất thể hiện các tiêu chuẩn cho sự thành công của hành vi của một tác

tử Khi một tác tử được đặt vào trong một môi trường, nó sẽ tạo ra một chuỗi cáchành động theo percepts nó nhận được Chuỗi hành động này làm cho môi trườngphải trải qua một chuỗi các trạng thái Nếu trình tự là mong muốn, thì các tác tử đãthực hiện tốt Rõ ràng, một độ đo hiệu suất không phải luôn phù hợp cho tất cả cáctác tử Chúng ta có thể yêu cầu tác tử cho một ý kiến chủ quan trong khi thực hiệnnhiệm vụ của mình, nhưng một số tác tử sẽ không thể đáp ứng Vì vậy, một biệnpháp thực hiện mục tiêu, thường là một sự áp đặt bởi các nhà thiết kế đang xâydựng các tác tử

Trong thực tế để lựa chọn hành động hợp lý cho tác tử không phải là đơn giản,theo nguyên tắc chung, tốt hơn hết thiết kế các độ đo hiệu suất theo những gìchúng ta thực sự muốn trong môi trường, chứ không phải theo cách người ta nghĩrằng tác tử phải hành xử Ta có thể hình dung: trong cùng một thời gian qui định, 2tác tử thực hiện cùng một nhiệm vụ (một mục tiêu công việc) nhưng với 2 cáchkhác nhau – một tác tử thực hiện bình thường suốt thời gian, một tác tử thực hiệnhăng hái nhưng cần có thời gian nghỉ ngơi lâu chúng ta sẽ chọn cách nào? Thậtvậy, đây là một câu hỏi rất khó để trả lời tương tự như trong triết học những câuhỏi có dạng như: một nền kinh tế mà mọi người có cuộc sống trung bình so vớinền kinh tế có người rất giàu và người rất nghèo thì cái nào tốt hơn?

Tính hợp lý

Cái gọi là hợp lý luôn phụ thuộc vào bốn điều sau:

- Độ đo hiệu suất xác định các tiêu chí của thành công

- Kiến thức môi trường mà các tác tử có trước

- Hành động của các tác tử có thể thực hiện

- Trình tự percept của tác tử

Điều này dẫn đến một định nghĩa của một tác tử hợp lý:

Đối với mỗi trình tự percept có thể, một tác tử hợp lý nên chọn một hành động mà

dự kiến sẽ phát huy tối đa hiệu suất hiệu quả của nó, những gì được cung cấp bởi các trình tự percept và bất cứ kiến thức nội tại nào mà tác tử có được.

Xem xét các tác tử hút bụi thông minh đơn giản là làm sạch một hình vuông nếuhình đó bẩn và di chuyển đến hình khác nếu nó không bẩn, đây là chức năng đượctrình bày trong hình 3 Đây có phải là một tác tử hợp lý? Điều đó còn phụ thuộcvào nhiều vấn đề! biện pháp hiệu quả là gì? những gì được biết về môi trường, vànhững gì mà các cảm biến và cơ cấu truyền động mà các tác tử có? Ta có nhữnggiả định sau đây:

- Các biện pháp thực hiện: tặng một điểm thưởng cho mỗi hình vuông sạch tạimỗi bước, trong một "vòng đời" của khoảng 1000 bước thời gian

- Các "địa lý" của môi trường được biết đến như một dự đoán (hình 1), nhưngkhông có sự phân bố bẩn và vị trí ban đầu của các tác tử Các hành động trái vàphải là di chuyển các tác tử sang trái và phải

- Chỉ có sẵn các hành động: trái, phải, xúc, và noop (không làm gì cả)

- Tác tử nhận thức đúng vị trí của nó và có vị trí đó có chứa bụi bẩn

Trong những trường hợp các tác tử là thực sự hợp lý, hiệu suất dự kiến của các tác

tử khác nhau là như nhau Người ta có thể dễ dàng nhìn thấy rằng các tác tử giốngnhau nhưng sẽ không hợp lý trong hoàn cảnh, tình huống khác nhau Ví dụ, mộtkhi tất cả các chất bẩn được làm sạch nó sẽ di chuyển không cần thiết qua lại, nếucác biện pháp thực hiện bao gồm một hình phạt là trừ một điểm cho mỗi chuyểnđộng sang trái hoặc phải, thì kết quả của các tác tử sẽ có hiệu suất sẽ kém Một tác

tử tốt hơn cho trường hợp này sẽ không phải làm gì một khi nó được đảm bảo rằngtất cả các hình vuông đều sạch Nếu hình vuông sạch có thể bị bẩn trở lại, các tác

tử thỉnh thoảng nên kiểm tra và lại làm sạch chúng nếu cần thiết

Chúng ta cần phân biệt tính hợp lý của tác tử và tính thông suốt (omniscience).Một tác tử thông suốt biết được kết quả thực tế hành động của mình và hành độnghợp lý – nhưng thực tế tác tử thông suốt là không khả thi Tính hợp lý không có

nghĩa là hoàn hảo Tính hợp lý là tối đa hóa khả năng thực hiện được mong đợi.Tính hoàn hảo là tối đa hóa khả năng thực hiện trên thực tế Vấn đề là mong muốntác tử đó thực hiện tốt nhất hành động của mình sau những gì xảy ra trong thực tế -điều này là không thể Thật vậy ta không thể đáp ứng những đặc điểm kỹ thuật nàykhi thiết kế các tác tử.

Trong định nghĩa tính hợp lý của tác tử ta không cần đòi hỏi sự thông suốt bởi vì

sự lựa chọn của tính hợp lý phụ thuộc vào trình tự percept đã được xác định Tacũng phải đảm bảo rằng tác tử không được vô tình thực hiện những quyết định

“kém thông minh” ví dụ như nếu một tác tử không quan sát cả 2 hướng trước khibăng qua đường đông đúc, khi đó trong trình tự percept của nó không chỉ ra rằng

có một xe tải đang hướng đến với một tốc độ cao Sự định nghĩa về tính hợp lý cónói rằng bây giờ là “OK” băng qua đường được không? Hơn thế nữa! đầu tiên sẽ

là không hợp lý nếu băng qua đường trong tình trạng trình tự percept thiếu thôngtin này bởi vì nguy cơ tai nạn nghiêm trọng sẽ xảy ra cho việc qua đường màkhông quan sát là quá lớn Thứ hai, một tác tử hợp lý nên chọn hành động “quansát” trước khi bước xuống đường là một hành động để tối đa hóa hiệu suất mongđợi Thực hiện những hành động để điều chỉnh trình tự percept trong tương lai đôikhi còn được gọi là thu thập thông tin – đây là phần quan trọng của tính hợp lý Ví

dụ thứ 2 thể hiện hành động thu thập thông tin là một tác tử vacuum – cleanertrong hình 1, phải thực hiện hành động “thăm dò” trong môi trường ban đầu không

rõ có bẩn hay không, “thăm dò” có bẩn lại sau khi đã dọn sạch không?

Định nghĩa một tác tử hợp lý không những đòi hỏi phải thu thập thông tin mà còntìm hiểu càng nhiều càng tốt những gì nó cảm nhận được Cấu hình ban đầu củatác tử có thể có tri thức tiên nghiệm về môi trường, nhưng khi nó thu được thêmnhững kinh nghiệm thì điều này có thể thay đổi và bổ sung

Tác tử thành công chia nhiệm vụ tính toán các chức năng tác tử thành ba giai đoạnkhác nhau: khi các tác tử đang được thiết kế, một số các tính toán được thực hiệnbởi nhà thiết kế của nó, khi nó cân nhắc về hành động tiếp theo của nó thì tác tử

thực hiện tính toán nhiều hơn, và khi nó học hỏi từ kinh nghiệm, nó thậm chí tínhtoán nhiều hơn nữa để quyết định làm thế nào thay đổi hành vi của mình.

Nếu một tác tử chỉ dựa trên tri thức được cung cấp khi thiết kế thì tác tử đó không

có tính tự chủ Một tác tử hợp lý cần phải có tính tự chủ thì phải học để bổ sunghoặc điều chỉnh tri thức dự đoán không chính xác Ví dụ một tác tử vacuum –cleaner phải học để dự đoán mình đang ở đâu, và khi nào thì có bụi bẩn xuất hiện?thì sẽ hiệu suất thực hiện sẽ tốt hơn nếu không học Và dĩ nhiên trong thực tếkhông yêu cầu tính tự chủ hoàn toàn ngay ban đầu, khi tác tử có ít hoặc không cókinh nghiệm thì nó phải thực hiện hành động ngẫu nhiên từ đó rút ra kinh nghiệmnếu không nó phải có sự trợ giúp của nhà thiết kế nó Giống như động vật, nhờquá trình tiến hóa mà nó có được đầy đủ những phản xạ để sinh tồn Quá trình tiếnhóa là quá trình sống và học hỏi để thay đổi Do đó, một tác tử thông minh nhântạo phải được cung cấp một tri thức ban đầu cùng với khả năng học hỏi một cáchhợp lý Khi có đủ kinh nghiệm về môi trường của nó, hành vi của một tác tử hợp

lý có thể trở nên hiệu quả hơn độc lập với những tri thức có trước của nó Do đó,kết hợp việc học hỏi, cho phép ta thiết kế một tác tử duy nhất hoạt động hiệu quảtrong nhiều môi trường phức tạp khác nhau

2.4 Môi tr ường ng công vi c ệu, các chữ viết tắt

Môi trường nhiệm vụ của một tác tử có thể nói bao gồm các thành phần: đo hiệusuất, môi trường, bộ phận truyền động và bộ cảm biến của tác tử Cụm từ dùng đểđại diện cho môi trường nhiệm vụ là PEAS(Performance, Environment, Actuators,Sensors)

Để thiết kế một tác tử, đầu tiên phải xác định một môi trường nhiệm vụ đầy đủnhất có thể

2.4.1 Xác đ nh môi tr ị ường ng công vi c ệu, các chữ viết tắt

Xét ví dụ về PEAS của một tài xế taxi tự động Tài xế taxi tự động là một vấn đềphức tạp và hiện đang nằm ngoài khả năng công nghệ hiện có và tài xế taxi tự

động àn toàn là một vấn đề mở Không có giới hạn cho sự kết hợp các tình huốngmới lạ phát sinh

Bảng sau đây mô tả môi trường nhiệm vụ (PEAS) của tác tử tài xế tự động

đi thoải mái, tối

đa hóa lợi nhuận

Máy quay, sóngsiêu âm, đồng hồtốc độ, GPS,đồng hồ đo cây

số, đồng hồ đogia tốc, cảm biếnđộng cơ, bànphím…

Bảng 2 Môi trường nhiệm vụ của tài xế taxi tự động

 Xác định hiệu suất: ta mong muốn tài xế tự động sẽ làm được những gì?

Đó là đến đích chính xác, giảm thiểu tiêu thụ nhiên liệu và hao mòn, giảmthiểu thời gian chuyến đi và / hoặc chi phí, giảm thiểu hành vi vi phạm luậtgiao thông và nhiễu loạn các tài xế khác, tối đa hóa an toàn và tiện nghihành khách, tối đa hóa lợi nhuận Rõ ràng, một số trong những mục tiêu đóxung đột, như vậy giữa các mục tiêu đó cần có một sự cân bằng tương đối

 Xác định môi trường: môi trường lái xe mà xe taxi sẽ phải đối mặt là gì?

Bất kỳ tài xế taxi nào cũng phải đối phó với nhiều loại đường xá khác nhau,

từ đường nông thôn và ngõ hẻm, đô thị, đường cao tốc nhiều làn xe Cáctuyến đường có lưu lượng người tham gia giao thông khác nhau, người đi

bộ, động vật đi lạc, công trình đường bộ, xe cảnh sát, vũng nước, và ổ gà

Xe taxi cũng phải tương tác với các hành khách tiềm năng và thực tế Ngoài

ra còn có một số lựa chọn tùy chọn…nếu môi trường càng phức tạp thì việcthiết kế tác tử lái xe taxi tự động càng khó khăn và ngược lại

 Bộ truyền động: Thiết bị truyền động (có thể nhiều hơn hoặc ít hơn so với

xe của tài xế con người): kiểm soát động cơ thông qua máy đo gia tốc vàkiểm soát lái và phanh Ngoài ra, nó phải có màn hình hiển thị hoặc tổng

hợp giọng nói để nói lại cho hành khách – làm công cụ giao tiếp lịch sự vớihành khách và một số loại xe khác.

 Bộ cảm biến: Để đạt được mục tiêu của mình trong môi trường lái xe, xe

taxi sẽ cần phải biết nó ở đâu, có những gì khác đang trên đường, và làmthế nào để nó đi nhanh Do đó bộ cảm biến cơ bản của nó nên gồm: mộthoặc nhiều máy ảnh điều khiển TV, đồng hồ tốc độ, và đồng hồ đo cây số

Để kiểm soát chiếc xe đúng cách, đặc biệt là trên các đường cong, nó cầnphải có máy đo gia tốc, nó cũng cần phải biết tình trạng cơ học của chiếc

xe, vì vậy nó sẽ cần những danh sách của động cơ thông dụng và cảm biến

hệ thống điện Nó có thể có thêm các thiết bị mà không có sẵn cho ngườilái: một hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu (GPS) để cung cấp cho nó thôngtin vị trí chính xác đối với một bản đồ điện tử với, và cảm biến hồng ngoạihoặc sóng siêu âm để phát hiện khoảng cách với các xe khác và chướngngại vật Cuối cùng, nó sẽ cần một bàn phím hoặc microphone cho hànhkhách yêu cầu điểm đến

2.4.2 Tính ch t c a môi tr ấu trúc bài khóa luận: ủa tác tử ường ng công vi c ệu, các chữ viết tắt

Phạm vi của các môi trường công việc có thể phát sinh trong AI rõ ràng là rộnglớn Tuy nhiên, ta có thể xác định một số khía cạnh mà môi trường công việc cóthể được phân loại Các khía cạnh xác định, ở một mức độ lớn, thiết kế tác tử phùhợp và khả năng áp dụng của chúng dựa trên nguyên tắc kỹ thuật để thực hiệnthiết kế tác tử Sau đây là liệt kê các khía cạnh, sau đó phân tích nhiều môi trườngcông việc để minh họa cho ý tưởng này:

 Quan sát đầy đủ hay quan sát một phần Nếu cảm biến của một tác tử cho

nó tiếp cận với đầy đủ các trạng thái của môi trường tại từng thời điểm, thì

ta nói rằng môi trường công việc có thể quan sát đầy đủ Một môi trườngcông việc được quan sát đầy đủ một cách hiệu quả nếu các cảm biến pháthiện tất cả các khía cạnh phù hợp với sự lựa chọn của hành động: sự phùhợp lần lượt phụ thuộc vào hiệu suất thực hiện Môi trường quan sát đầy đủ

thì thuận tiện bởi vì các tác tử không cần phải duy trì bất kỳ trạng thái nộitại nào để theo dõi thế giới Một môi trường có thể quan sát một phần là docác cảm biến bị nhiễu và không chính xác hoặc vì một phần nào của trạngthái bị thiếu từ các cảm biến dữ liệu, ví dụ, một tác tử chân không chỉ vớimột cảm biến bụi bẩn cục bộ có thể không cho biết được bụi bẩn có tronghình vuông khác, và một taxi tự động không thể nhìn thấy những gì tài xếkhác đang nghĩ.

 Xác định hay ngẫu nhiên Nếu trạng thái tiếp theo của môi trường là hoàn

toàn xác định bởi trạng thái hiện tại và hành động được thực hiện bởi cáctác tử, thì ta nói rằng môi trường là xác định, ngược lại nó là ngẫu nhiên

Về nguyên tắc, một tác tử không cần phải quan tâm về tính bất định củaquan sát đầy đủ, môi trường xác định Nếu môi trường có thể được quansát một phần, sau đó nó có thể có xuất hiện ngẫu nhiên Điều này đặc biệtđúng nếu các môi trường phức tạp, gây khó khăn trong việc theo dõi tất cảcác khía cạnh không quan sát được Do đó, tốt hơn hết là nghĩ về một môitrường như xác định hoặc ngẫu nhiên từ quan điểm của các tác tử

Ví dụ lái taxi rõ ràng là ngẫu nhiên trong ý nghĩa này, bởi vì ta không baogiờ có thể dự đoán chính xác những hành vi giao thông, hơn nữa, một là nổlốp xe và kẹt máy mà không có cảnh báo Trong thế giới chân không (trong

ví dụ hình 2) như ta mô tả nó là xác định, nhưng biến thể có thể bao gồmcác yếu tố ngẫu nhiên như ngẫu nhiên xuất hiện bụi bẩn và một cơ chế hútkhông đáng tin cậy Nếu môi trường là xác định trừ các hành động của cáctác tử khác, chúng ta nói rằng môi trường là chiến lược

 Phân đọan hay tuần tự: trong một môi trường công việc chia đoạn, kinh

nghiệm của tác tử được chia thành đoạn nguyên tử Mỗi đoạn bao gồm cáccông việc là tác tử nhận thức và sau đó thực hiện một hành động duy nhất.Điều quan trọng là đoạn tiếp theo không phụ thuộc vào các hành độngtrong đoạn trước đó Trong môi trường chia đoạn, lựa chọn hành độngtrong mỗi đoạn chỉ phụ thuộc vào chính đoạn đó Nhiều nhiệm vụ phân

loại được chia đoạn Ví dụ, một tác tử có để phát hiện bộ phận bị lỗi trênmột dây chuyền lắp ráp căn cứ mỗi quyết định trên một phần hiện tại, bất

kể quyết định trước đây, hơn nữa, quyết định hiện tại không ảnh hưởng đếnviệc xác định liệu các phần tiếp theo có bị lỗi hay không Trong môitrường tuần tự, các quyết định hiện tại có thể ảnh hưởng đến tất cả cácquyết định tương lai Như chơi cờ vua và lái xe taxi là tuần tự: trong cả haitrường hợp, hành động ngắn hạn có thể có hậu quả lâu dài Môi trườngchia nhiều đoạn là đơn giản hơn nhiều so với các môi trường tuần tự bởi vìcác tác tử không cần phải suy nghĩ trước

 Tĩnh hay động: Nếu môi trường có thể thay đổi trong khi một tác tử đang

cân nhắc tính toán, thì ta nói môi trường đó là động đối với các tác tử,ngược lại nó là tĩnh Môi trường tĩnh là dễ dàng để đối phó vì các tác tửkhông cần phải tiếp tục tìm kiếm ở thế giới trong khi nó được quyết địnhmột hành động, cũng không cần lo lắng về thời gian Môi trường độngđang tiếp tục yêu cầu các tác tử những gì nó muốn làm, nếu nó vẫn chưaquyết định,ngay cả khi quyết định không làm gì Nếu môi trường tự nókhông thay đổi với thời gian nhưng hiệu suất mà tác tử phải đạt được làthay đổi (tác tử cần phải ghi nhiều điểm số trong quá trình thực hiện nhiệmvụ), thì ta nói rằng môi trường là bán động Lái taxi rõ ràng là động: nhữngchiếc xe khác và xe taxi tự nó tiếp tục di chuyển trong khi thuật toán lái xeđang tính toán phải làm gì tiếp theo Còn khi chơi cờ vua bấm giờ thì lànửa động Trò chơi câu đố ô chữ là tĩnh

 Rời rạc so với liên tục Sự phân biệt rời rạc và liên tục có thể được áp

dụng trên tình trạng của môi trường, cách xử lý thời gian, và các percepts

và hành động của các tác tử Ví dụ, một môi trường rời rạc như một tròchơi cờ vua có một số hữu hạn của các trạng thái khác nhau Cờ vua cũng

có một tập hợp rời rạc các percepts và hành động Lái xe taxi là liên tục

Dữ liệu vào máy ảnh kỹ thuật số là rời rạc

 Đơn tác tử hay đa tác tử: trong môi trường, có một hay nhiều tác tử cùng

hoạt động? Ví dụ: trò chơi ô chữ là đơn tác tử Tác tử chơi cờ vua là đa tác

tử (đối thủ là một tác tử khác) Lái taxi là đa tác tử…

Tóm lại: môi trường công việc có một số tính chất sau:

- Tính quan sát được: đầy đủ - bộ phận

- Tính xác định được: trạng thái tiếp theo của môi trường có thể hoàn toàn xácđịnh được dựa trên trạng thái hiện tại và hành động thực hiện bởi tác tử haykhông?

- Tính chia đoạn hay tuần tự: chia nhiệm vụ thành nhiều giai đoạn và mỗi giaiđoạn thực hiện độc lập với nhau hay phải thực hiện tuần tự các giai đoạn?

- Tính động: môi trường là tĩnh tại hay thay đổi trong khi tác tử hoạt động?

- Tính liên tục hay rời rạc: các cảm nhận hoặc hành vi có được phân biệt mộtcách rõ ràng không?

- Đơn tác tử hay đa tác tử: trong môi trường, có một hay nhiều tác tử cùng hoạtđộng (hợp tác hoặc cạnh tranh) không?

Kiểu của môi trường có ảnh hưởng quyết định đối với việc thiết kế tác tử tác tử vàmôi trường trong thực tế thường có các đặc điểm: chỉ có thể quan sát được mộtphần, ngẫu nhiên, liên tiếp, thayđổi(động), liên tục, đa tác tử

2.5 Ki n trúc c a tác t ết tắt ủa tác tử ử và tính chất của tác tử

Tác tử = kiến trúc + chương trình

Chương trình tác tử phải phù hợp với kiến trúc Kiến trúc làm cho chuỗi cảm nhận

từ bộ cảm biến đến chương trình, thực hiện chương trình, cung cấp lựa chọn hànhđộng của chương trình đến bộ phận truyền động Chương trình tác tử có dữ liệuvào là cảm nhận hiện tại từ bộ cảm biến và dữ liệu ra là hành động được trả về cho

bộ phận truyền động

Ví dụ mã giả một chương trình tác tử phản xạ đơn giản cho môi trường chânkhông có 2 trạng thái trong ví dụ hình 1 như sau:

Function Reflex_Vacuum_Agent([location, status]) returns an action

If status = Dirty then return Suck

Else if location =A then return Right

Else if location =B then return Left

2.5.3 Phân lo i ki n trúc tác t ại kiến trúc tác tử ết tắt ử và tính chất của tác tử

Dựa vào đặc điểm của hàm tác tử, ánh xạ dãy cảm nhận tới hành động tương ứng,chia tác tử thành 4 loại: Tác tử phản xạ đơn giản, tác tử phản xạ có trạng thái, tác

tử hướng mục đích, tác tử hướng lợi ích

2.5.3.1 Tác t ph n x đ n gi n ử phản xạ đơn giản ản xạ đơn giản ạ đơn giản ơn giản ản xạ đơn giản

Hình 3: Lược đồ mô hình tác tử phản xạ đơn giản

Tác tử phản xạ đơn giản hành động theo một qui tắc (luật) có điều kiện phù hợpvới trạng thái hiện tại của môi trường

function SIMPLE-REFLEX-AGENT(percept) static: rules (tập các luật có dạng: điềukiện-hành động)

state ← INTERPRET-INPUT(percept)rule RULE-MATCH(state,rules)action RULE-ACTION[rule]

2.5.3.2 Tác t ph n x d a trên mô hình ử phản xạ đơn giản ản xạ đơn giản ạ đơn giản ựa trên mô hình

Tác tử phản xạ dựa trên mô hình: sử dụng một mô hình nội bộ để giám sát trạngthái hiện tại của môi trường

Hình 4: Sơ đồ một tác tử phản xạ dựa trên mô hình

function REFLEX-AGENT-WITH-STATE(percept)

static: state(mô tảtrạng thái hiệntạicủamôi trường)

rules(tập các luật có dạng: điều kiện hành động) action(hành động gần nhất)

2.5.3.3 Tác t h ử phản xạ đơn giản ướng mục tiêu ng m c tiêu ục tiêu

Tác tử hướng mục tiêu không chỉ biết trạng thái của môi trường mà còn phải biếtthêm thông tin của mục tiêu Tác tử phải theo dõi trạng thái hiện tại của môi

trường và lưu giữ một tập các mục tiêu cần đạt được, chọn hành động cho phépthực hiện cuối cùng sẽ đạt được mục tiêu.

Ví dụ: tác tử lái taxi:

- Trạng thái hiện tại của môi trường là ở tại một ngã tư, xe taxi có thể có 3 hướng

để đi tiếp(rẽ trái, rẽ phải, đi thẳng)

- Thông tin về mục tiêu: xe taxi cần đi tới đích đến của hành khách

Hình 5: Mô hình một tác tử hướng mục tiêu

2.5.3.4 Tác t h ử phản xạ đơn giản ướng mục tiêu ng l i ích ợi ích

Trong nhiều môi trường, thông tin về các mục tiêu không đủ để đánh giá hiệu quảcủa các hành động Ví dụ: có rất nhiều chuỗi các hành động cho phép taxi đi đếnđích (tức là đạt đến mục tiêu) nhưng chuỗi hành động nào nhanh hơn, an toàn hơn,đáng tin cậy hơn, chi phí thấp hơn? Do đó cần có sự đánh giá lợi ích đối với tác tử

„Hàm lợi ích (utility function) là ánh xạ từ chuỗi các trạng thái của môi trường tớimột giá trị số thực (thể hiện mức lợi ích đối với tác tử)

Hình 6: Mô hình tác tử hướng lợi ích 2.5.4 Kh năng h c c a tác t ảng ọc của tác tử ủa tác tử ử và tính chất của tác tử

Khả năng học cho phép tác tửcải thiện hiệu quả hoạt động của nó Bốn thành phầntạo nên một tác tử có khả năng học:

- Thành phần hành động: đảm nhiệm việc lựa chọn các hành động

- Thành phần đánh giá (bình luận): đánh giá hiệu quả hoạt động

- Thành phần học: giúp cải thiện hiệu quả hoạt động - dựa trên các đánh giá,

để thay đổi (cải thiện) thành phần hành động

- Thành phần sản sinh kinh nghiệm: có nhiệm vụ đề xuất các hành động giúpsản sinh ra (dẫn đến) các kinh nghiệm mới

Hình 7: Mô hình tổng quát của một tác tử có khả năng học

2.6 ng d ng c a tác t thông minh Ứng dụng của tác tử thông minh ục lục ủa tác tử ử và tính chất của tác tử

Agents được áp dụng trong những lĩnh vực cần có sự tự hoạt động (autonomous action) Intelligent agents được áp dụng trong những lĩnh vực cần có sự tự hoạt động mềm dẻo (flexible)

- Quản lý và truy xuất di động

- Thư điện tử và thông điệp

- Quản lý và truy xuất thông tin

- Sự cộng tác

- Quản lý quy trình sản xuất

- Thương mại điện tử

- Giao diện người dùng thích hợp

2.7 Đa tác t (Multi Agent System - MAS) ử và tính chất của tác tử

Theo Wooldridge và Jennings, hệ thống Multi-Agent bao gồm các tác tử giao tiếpvới nhau, trong đó các tác tử sẽ hoạt động tự chủ với những mục tiêu và động cơkhác nhau MAS rất có lợi trong thực tế vì nó giúp con người giải quyết đượcnhiều bài toán khó mà các hệ thống đồng nhất khác không giải quyết được như: dựbáo thiên tai, mô phỏng cấu trúc xã hội… Các MAS được nghiên cứu và sử dụnghiện nay đa phần là dựa trên các agents phần mềm (software agents)

Hình 8: Mô hình hệ thống đa tác tử 2.7.2 Ki n trúc h th ng đa tác t (MAS) ết tắt ệu, các chữ viết tắt ống đa tác tử (MAS) ử và tính chất của tác tử

MAS là một hệ thống gồm nhiều Agent trong đó:

- Thông tin hoặc khả năng giải quyết vấn đề của từng tác tử là hạn chế,không đầy đủ

- Không có sự điều khiển tập trung cho toàn hệ thống

- Dữ liệu được phân tán trên những thành phần khác nhau của hệ thống

- Quá trình tính toán được thực hiện không đồng bộ

2.7.3 Đ c đi m c a h th ng đa tác t ặc điểm của tác tử ểm của tác tử ủa tác tử ệu, các chữ viết tắt ống đa tác tử (MAS) ử và tính chất của tác tử

Một MAS thường có rất nhiều tính chất mà ta cần suy xét khi cài đặt, tuy nhiên,MAS cơ bản thường phải có những tính chất quan trọng sau:

- Tính tự chủ (Autonomy): mỗi agent thường phải có tính tự chủ riêng củamình (nghĩa là nó có thể tự đưa ra quyết định của bản thân agent đó khi cótín hiệu vào hoặc sự kiện nào đó xảy ra)

- Tầm nhìn địa phương (Local views): mỗi agent thường chỉ cần có cái nhìncục bộ và nắm giữ một phần tri thức của hệ thống, thay vì toàn bộ các trithức hiện có trong hệ thống, nếu không hệ thống sẽ trở nên quá phức tạp

để có thể mô phỏng những hoạt động giống như nó đang diễn ra trongthực tế

- Tính phân tán (Decentralization): các agent thường được phân tán, sẽkhông có agent nào nắm quyền điều khiển các agents còn lại, nếu không

hệ thống sẽ trở thành một hệ thống đồng nhất, và hiệu năng sẽ bị giảm đirất nhiều so với những gì chúng ta mong muốn

Các agents có thể trao đổi tri thức thông qua một ngôn ngữ chung, được xem như

là phương thức trao đổi thông tin giữa các agents Ví dụ như các ngôn ngữ:KQML (Knowledge Query Manipulation Language) hay FIPA’s (Foundation forIntelligent Physical Agents) ACL (Agent Communications Language)

Mỗi hệ thống Multi-Agent tự bản thân nó đều có khả năng tự tổ chức (selfoganization) và những hành động rất phức tạp, mặc dù mỗi agent cá thể thường cóchiến lược rất đơn giản

Hiện nay, đối với vấn đề agent nói chung thì Agent chưa có một chuẩn chính thứcnào, chính vì vậy nảy sinh rất nhiều trường phái Trong đó nổi lên người ta thườngxài OMG(Object Management Group) và FIPA (Foundation of intelligent physicalAgent)

2.7.4 ng d ng c a h th ng đa tác t Ứng dụng của tác tử thông minh ục lục ủa tác tử ệu, các chữ viết tắt ống đa tác tử (MAS) ử và tính chất của tác tử

MAS được ứng dụng trong các chương trình sử dụng đồ họa, chẳng hạn như cáctrò chơi máy tính MAS cũng được sử dụng trong phim ảnh, và cả các hệ thốngbảo vệ Một số ứng dụng khác bao gồm vận chuyển, hậu cần, GIS, và nhiều lĩnhvực khác nữa MAS được sử dụng rộng rãi trong mạng máy tính và điện thoại đểđảm bảo quá trình khởi động cân bằng, tự động, khả năng mở rộng cao, và tự phụchồi hệ thống

Ch ương 1 – TỔNG QUAN ng 3 TÁC T DI Đ NG (MOBI AGENT) VÀ MÔI TR Ử ỘNG (MOBI AGENT) VÀ MÔI TRƯỜNG PHÁT ƯỜNG PHÁT NG PHÁT TRI N TÁC T DI Đ NG ỂN TÁC TỬ DI ĐỘNG Ử ỘNG (MOBI AGENT) VÀ MÔI TRƯỜNG PHÁT

3.1 Khái ni m v tác t di đ ng và l i ích c a nó ệu, các chữ viết tắt ề tác tử di động và lợi ích của nó ử và tính chất của tác tử ộ đo hiệu suất ợp lý – các tác tử hợp lý ủa tác tử

3.1.1 Khái ni m ệu, các chữ viết tắt

Tác tử di động là một thành phần phần mềm có khả năng di chuyển mộtcách tự trị từ nút mạng này sang nút mạng khác và thực hiện các xử lý thay thếcho con nguời để thực hiện các công việc được giao Khi di chuyển, các tác tử diđộng đóng gói mã nguồn, dữ liệu và có thể cả trạng thái thi hành Như vậy, tác tử

di động có thể dừng việc thi hành đang thực hiện tại máy này, di chuyển sang máykhác và khôi phục lại sự thi hành tại máy đích

Để có thể sử dụng các tác tử di động, thì hệ thống cần có một framework: cungcấp các tính nǎng và hỗ trợ hầu hết các mô hình tác tử di động kể cả cách thức dichuyển của tác tử:

- Mô hình vòng đời: cần một số tiện ích tạo, huỷ, dừng, tạm dừng,… một táctử

- Mô hình tính toán: khả nǎng điều khiển thread, vận hành quản lý dữ liệu

- Mô hình bảo mật: đó là các cách để cho tác tử có thể truy nhập tài nguyênmạng cũng như các cách để truy nhập tới tác tử từ mạng

- Mô hình giao tiếp, truyền thông: xác định cách thức truyền thông giữa cáctác tử và giữa tác tử với các thực thể khác (ví dụ: mạng)

Tất cả các vấn đề liên quan đến việc di chuyển của một tác tử (cùng với trạng tháicủa nó hoặc không) giữa hai thực thể (có thể là hai máy tính) nằm ở hai vị trí khácnhau đều dựa vào mô hình di chuyển Với những yêu cầu trên, hiển nhiên,framework sẽ phải đáp ứng một số yêu cầu nhất định bao gồm: tǎng dung lượng

bộ nhớ đồng thời đáp ứng được các yêu cầu về trễ khi truy nhập hoặc thi hành trêncác thiết bị xác định Tuy nhiên, với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ thìvấn đề này dường như không quá khó khǎn Một ví dụ về vấn đề này, đó là máy ảo