基於準則和策略的自治式多agent服務協同體系研究

中文摘要

企事業單位藉助虛擬組織(VO)的優良特性，可以迅速捕捉全球範圍內的商業機會和可用資源，實現效益最大化。隨著面向服務的體系結構(SOA)日益成熟並得到IT業的廣泛支持，服務協同方式正成為VO開發和運作的主流。然而，在建立虛擬組織，進行服務的共享和組合過程中面臨巨大的管理複雜性問題，通過引入自治計算技術，建立具有自主管理能力的系統，能夠解決該問題，把系統管理人員從高度複雜的系統管理任務中解放出來。然而，在VO中引入自主管理性質存在一些理論和實踐上的挑戰性問題，最突出的就是如何建立能用於推理自治計算行為的抽象理論模型及其實現機制，使得儘管自治計算元素(Autonomous computing element，Ace)追求各自的私有目標，仍然可以信任他們能夠協作完成VO期望的全局目標，解決因個體行為難以預測和控制而導致的協同效應“可信”危機問題，進而實現高性能VO。為此，本文提議研究基於準則和策略的自治式多agent服務協同體系(Autonomic Multi-agent Service Cooperation System based on Norm and Policy, AMSSNP)，去解決自治計算面臨的“可信”危機，進而用可信的自治VO去克服服務協同方式的局限性，解決管理複雜性問題，最終實現高性能VO所具有的優良品質(服務協同的按需自行組織和最佳化、套用情境驅動的自適應與自主演化等)。本文給出了新型多agent系統理論模型和架構，並進一步闡述了高性能VO所具有的自組織功能，主要工作與貢獻包括如下四個方面： 1、研究了單agent思維狀態問題，提出了動機擴展的agent思維狀態模型——NPCD-Agent。單agent思維狀態模型是多agent理論的基礎。NPCD-Agent模型將動機分為社交行為準則類義務、策略類義務、契約準則類義務和內部願望，充分考慮了agent行為決策所需要的動機因素，通過給予動機運算元新的語義解釋以及給出動機衝突消解模型，提高了目標產生的合理程度。實例分析表明，該模型使得agent行為決策過程更加理性。 2、研究了多agent理論問題，提出了基於準則和策略的多agent協同理論。該理論模型基於量化一階多模態邏輯，作為基於準則和策略的新型多agent系統的理論基礎，建立邏輯框架及其邏輯語言NPMCT，對多agent協作求解過程進行了形式化描述。模型中引入策略的定義，並在此基礎上，給出了新的能力定義，區分動機的表現形式，給出了任務分解分配過程的描述，闡述了理性協商過程以及契約執行和異常處理過程。實例分析表明，該理論模型全面描述多agent協作過程，並且在協作中從理論上消除了“可信”危機問題。 3、研究了多agent系統實現問題，提出基於準則和策略的多agent系統架構。該架構作為基於準則和策略的新型多agent系統的實現模型，分為巨觀調控層、微觀行為層和連線層。巨觀調控層制定套用域E機構和相應的協同行為準則，作為巨觀調控Aces開展服務協同的規範；微觀行為層建立策略驅動的Ace自主管理模式，去實現“巨觀調控→微觀行為”的映射；連線層支持巨觀調控準則約束的實施。實例分析表明，該架構使得自治個體agent能夠遵守社交行為準則約束，從而agent的協作行為，進而多agent的協同行為變得可控、可預測、進而可信，在實踐上解決了“可信”危機問題。 4、研究了多agent系統的運行機制問題，提出了基於協同網和適用情景的Web服務自動組合方法。Web服務的自動組合能依據商業需求實現服務的快速組裝，是實現高性能VO的自組織能力的關鍵技術，同時也實現了VO作為自治計算系統所具有的自配置特性。本文提出的基於協同網和適用情景的Web服務自動組合方法採用拆分組合的思想。它首先為用戶期望的每一個目標服務輸出生成完備協同網集，然後通過協同網的組合生成滿足用戶需求的大粒度組合服務，最後通過綜合適用情景對組合服務進行選擇，返回最佳組合服務。實例分析表明，該方法具有搜尋空問小、速度快和成功率高等特點，能較好的滿足用戶需求。

基於準則和策略的自治式多agent服務協同體系研究

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