（计算机应用技术专业论文）基于软件agent的岩土工程勘察信息系统设计与实现.pdf

基于软件a g e n t 的岩土工程勘察信息系统设计与实现 中文摘要 中文攘要 近年米，a g e n t 在蠼论和应用方蕊已经取得了一些成果。a g e n t 研究的核心领 域是软 警a g e n t ，较 孛a g e n t 莛熊为爝户撬嚣特定瓣任务、其有定程度豹智貉蠖 允诲鑫主执行部分经务并淤一释合逶豹方式与环境相互律臻鞠软件程痔。孰软件 a g e n t 的角腱来看，j a v a 的卓越功能和内部机制为a g e n t 开发提供了便利的条件。 本文针瓣岩土工程勘察的实际需求，基于软件a g e n t 技术，辩岩土工疆渤察信 惑系统避行憨落努辑与谈诗，对系绫瓣嚣发愚怒秘技术实蕊耩猊徽了详细黪捺述， 并实现了糟土工程勘察奄业管理信息予系统。对于撼层工程勘察单位，它是功能齐 全的工作站；对于区域信息系统而吉，它是信息齐铸的网络节点。 综上掰邃，本文骰。歹如下a 令方蕊懿工终； i 就鏊予软件a g e n t 韵信怠系统设计进行了院较研究，燕骚阐骥了基予j a v a 集成技术以殿多层体系结构的信息系统开发原理与方法： 2 萋予软传a g e n t ，掇出了岩王程勘察信爨系绫系统的竣诗方案，并对耀关 内容进嚣了谨缀努辑，瓷岩工程秘黎垒、监燕爨了静薪翡管毽模式； 3 初步实现了一个然于a g e n t 的岩士工程勘察企业管理倍息子系统，为工程 地质勘察领域从信息化角度找到了实现依据。 构 关键词：岩土工程勘察，信息系统，软件a g e n t ，j a v a 集溅技术，多层体系结 乍者：至继承 指导教j i i i i ：率凡长教掇 a b s t r a c t t h e s ey e a r s ，m u c hp r o g r e s sh a sb e e nm a d ei nb o t ht h e o r ya n dp r a c t i c e o fa g e n t t h ek e yp o i n to fa g e n ti ss o f t w a r ea g e n t s o f t w a r ea g e n ti sa p r o g r a mw h i c hc a ne x e c u t es p e c i a lt a s k s ，h a si n t e l l i g e n c et od os o m et a s k s i t s e l f f r o mt l l ep o i n to fv i e wo fs o f t w a r ea g e n t ，c o n v e n i e n tc o n d i t i o ni s p r o v i d e db yt h eg o o df u n c t i o na n di n s i d em e c h a n i s mo f j a v a t h i sa r t i c l ea l s od i s c u s s e st h ea n a l y s i s ，d e s i g n ，i d e a ，a n dt e c h n o l o g yo f e n g i n e e r i n gg e o l o g i c a li n v e s t i g a t i o n i n f o r m a t i o ns y s t e mb a s e do nt h e d e m a n da n dt h et e c h n o l o g yo fs o f t w a r ea g e n t a n da l s of i n i s h e dt h es u b s y s t e mo fe n g i n e e r i n gg e o l o g i c a li n v e s t i g a t i o n t ot h ei n s t i t u t e ，i ti s ag o o d w o r k s t a t i o n a n dt ot h ei n f o r m a t i o ns y s t e m ，i ti san i c en e t w o r kn o d e s u mu p ，w eh a v ed o n et h e s et h i n g s ： 1 c o m p a r e dw i t ho t h e rt e c h n o l o g i e s ，t h i sa r t i c l ed i s c u s s e st h ed e s i g n a n dt h em e t h o do ft h ei n f o r m a t i o ns y s t e mb a s e do na g e n ta n dm u l t i l a y e r a r c h i t e c t o n i c 。 2 i tp r e s e n t sad e s i g no fe n g i n e e r i n gg e o l o g i c a li n v e s t i g a t i o n i n f o r m a t i o ns y s t e m a n dd i s c u s s e st h ed e t a i lo ft h es y s t e m 。i tp r o v i d e sa n e wm a n a g e m e n tm o d ef o re n g i n e e r i n gg e o l o g i c a li n v e s t i g a t i o nc o m p a n i e s - 3 w eh a v ef i n i s h e dt h es u bs y s t e mo fe n g i n e e r i n gg e o l o g i c a l i n v e s t i g a t i o n i tg i v e sar e a s o nt ot h ee n g i n e e r i n gg e o l o g i c a li n v e s t i g a t i o n f i e l df r o mt h ep o i n to fv i e wo fi n f o r m a t i o n ， k e y w o r d s ：e n g i n e e r i n gg e o l o g i c a li n v e s t i g a t i o n ，i n f o r m a t i o ns y s t e m ， s o f t w a r ea g e n t , i n t e g r a t i o nt e c h n o l o g yo f j a v a ，m u l t i _ l a y e ra r c h i t e c t o n i c w r i t t e nb yw a n gj i s h u i s u p e r v i s e db y l if a n g z h a n g 苏州大学学位论文独创性声明及使用授权声明 学位论文独剖性声明 本人郑重声明：所提交的学位沦文是本人在导师的指导下，独立进行研究工 佟所融褥的成果。滁文中已经注骥引霸的内容静，本论文不含其他个人鼓集体已 经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得苏州大学或其它教育机构的学位证书 顽使蹦过的材料。对本文的研究作出重要贡献斡个人和集体，均已在文中以踞礁 方式栋绢。本人承掇本声明的法稼责任。 一虢埠强鞠：一 学位论文使蘑授权声明 苏州大学、中国科学技术信恩研究所、国家图书馆、清华大学论文合作部、 中国社秘陵文献售感。跨摄中心鸯投徐整本人联送交学位论文夔复印传帮电予文 档，可以采用影印、缩印或其他复制手段傈存论文。本人电子文档的内容和纸质 论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以 公匆( 龟括刊登) 论文黪全部或部分内容。论文蠹毒公囊( 包臻于登) 授投苏媸大 学学位办办理。 研究q 导师 期：望：乏兰 j f ：竽以 蒸予软件a g e n t 瀚磐土工程勘察信息系统设诗岛实现 第一章绪论 1 1 问题的提出 第一章绪论 随着国民经济的蓬勃发展，建设的步伐和规模都以前所未有的速度展开，大量 的建设项目使岩土工程勘察活动在深度和广度上都达到了相当规模。岩土工程勘察 作为一门应用科学和技术，在自身的发展中正经历着一个重要的阶段，并面i 临着新 的挑战和机遇。随着工程地质岩土力学和土木工程等学科的发展、相互渗透和衔接， 岩土工程体制的形成使岩土工程勘察在资源、能源开发、交通、城乡建设、农田水 利、国土蕉治及国防建设等领域发挥更重要作用，同时推动着勘察技术向更精深方 向发展。 信息系统作为现代企事业单位实现信息化的一项重要手段。已越来越为人们所 重视，并成为提高企事业管理和运作效率的必备条件之一。信息系统是一个由人、 计算机等组成的能进行信息的收集、传送、储存、维护和使用的系统，能够实测企 业的各种运行情况，并利用过去的历史数据预测未来，从企业全局的角度出发辅助 企业进行决策，利用信息控制企业的行为，帮助企业实现其规划目标。信息系统的 发展是现代管理科学和计算机、数学、人工智能、数据库等多种学科综合交叉发展 的结果，是适应现代化管理和经济发展的要求的结果。因此，信息系统的发展从一 出现就同各种技术的发展紧密联系在一起。 计算机的推广应用给人类社会带来了巨大的变化，计算机在岩士工程中的应用 和推广也是必然的，其在岩土工程勘察领域的应用范围进一步扩大，己从数值计算 与图形处理发展到大规模数据库系统及专家系统的应用。计算杌技术在岩土工程勘 察的应用前景大体在以下几个方面l lj ： ( 1 ) 工程设计分析计算，从按照传统理论的分析到应用应力应变规律发展的各类 计算软件； ( 2 ) 室内与原位测试的试验控制、数据采集与处理： ( 3 ) 数理统计分析： ( 4 ) 工程测试软件； ( 5 ) 计算机出勘察报告； ( 6 ) 数据库与信息系统、人工智能与专家系统； ( 7 ) 地理信息系统( g i s ) 的应用。 近几年，我国在这些方面的进展已经引起世界各国的注意，如北京市勘察设计 第一掌绪论基予软件a g e n t 的者士工程勘察信息系藐设计与实璜 研究院在“北京工程地质信息系统( b e g i s ) ”应用的基础上提出了“计算机辅助 岩王程( c a g e ) 摄念，将诗簿飙静开发剥髑扩充到工耩周爨豹空闽( 剃用已有 资耩) 和工程鑫始鍪终的全部辩滴( 飘裁察缀簧到出撮告鞋获最嚣静数据镰存) 簪 制开发了“工程勘察与地基评价计算机专家系统”，为计辣机在行业中应用开创了 更加广阔的前景。 现今勘察项目的整体流程，都是从追踪一个勘察信息开始，经过勘察方案编制、 勘察施工、原位和室内试验，资料整理、报告编写到后期资料收集这样一个过程1 2 j ： 图1 2 1 ：岩土工程勘察整体流程 在上述诸多勘察环节中，大都已使用软件来处理数据和业务管理，但由于应用 水平的参差不齐，效果不尽理想。这些软件都是为了解决某个勘察环节数据处理而 开发的，如勘察、土工等软件已较为成熟；也有一些软件正处于研发中，还不甚完 善。所以在数据库设计、整体架构设计等方面，还没有从整个勘察项目管理高度来 设计和研究，造成各个勘察环节的系统数据不能完全共享，这样不仅大大降低各系 统使用效率，还造成系统数据资源的极大浪费。同时，由于工程勘察行业的特殊性， 大多数企业在地理和施工位置上通常是分布的，业务也是分布的；企业信息系统体 系结构的核心是分布式、规模可变的应用系统。规模可变的应用程序必须是分布的， 成为对象的软件组件必须能够在网络上任何地方的任何计算机上工作，数据必须可 分布到多个物理数据库服务器上，而且处理也必须分布到应用程序的各层上。因此， 引入人工智能设计思想，开发基于软件a g e n t 的工程勘察信息系统显得十分必要。 工程勘察信息系统的建设涉及计算机技术、地理信息系统、图形图像技术、数 据库管理、网络技术、管理信息系统、办公自动化以及测绘技术、规划管理、工程 地质、勘察工程技术等，是一个多学科综合的信息系统，涉及面广、技术难度大。 系统的开发必须充分利用已获取的工程勘察数据资料，不仅要实现工程勘察资料的 安全、快速、简便的录入和储存，还要实现多种方式的资料检索及数据处理。因此。 系统的功能设计必须满足可随机集中或分散地输出工程勘察资料的图、表、文等， 保证数据的完整性和准确性；能够输出符合用户需要的图、表、文等实现工程勘 墓予软件a g e n t 的岩土工程勘察信息系统设计匀实现 第一章缝论 察潞料的内业按理自动化，提离工作效率；能够较好地熨现图形数据和属性数据的 管瑷，渍是用户的检索、查询、更新等操作；能够为援划、勘察、设计等郝门快速 褥供各穗工程戆疆瓷辩及工程魄质咨诲、疆馋，为者土l 二摇勘察金渣实施信怠纯掇 供一种新的管理模式。 1 。2 课题来源葛主要勰究内窭 本课题来源于江苏煤炭地质局和常州长江地质勘查院的科技开发工程项目。岩 土工程勘察信息系统开发是针对行业计算机应用发展需求，基于w e b 方式、采用 j a v a 技术与软件a g e n t 原理集成分析计算、辅助绘图、勘察报告自动生成、计划经 营管理、设计流程管理、图文档管理、质量管理以及统计年报等信息管理功能，提 高企业工作效率并带动信息化建设。 本系统采用j a v a 语言为前台开发工具，后台使用的是s q l s e r v e r 大型数据库。 本课题以岩士工程勘察信息系统为例，研究如何和运用a g e n t 与基于a g e n t 系统进 行应用系统分析和开发。 1 3 本文的结构安排 全文共分五章： 第一章简要介绍了岩土工程勘察企业的发展特点，岩土工程勘察信息系统的现 状和发展，岩土工程勘察信息系统主要解决的问题以及本系统的开发意义，本论文 的工作及安排。 第二章主要讨论j a v a 技术与软件a g e n t 的原理及应用，对j a v a 平台开发技术、 a g e n t 与基于a g e n t 系统原理作了详细的介绍。 第三章以岩土工程勘察信息系统系统为例，对岩土工程勘察信息系统的数据 流、功能划分与描述进行研究分析。 第四章以岩土工程勘察信息系统系统为例，介绍岩土工程勘察管理信息子系统 的设计和开发情况。 第五章对全文作简要的总结，并提出进一步工作的建议。 1 4 小结 本章针对岩土工程勘察企业的发展特点，引出了岩土工程勘察信息系统主要解 决的问题、本课题的选题背景与主要研究内容。 第二章软件a g e n t 岛j a v a 技术基于软件a g e n t 的岩工程勘察信息系统设计与实现 第二章软件a g e n t 与j a v a 技术 2 0 世纪9 0 年代以来，随着人工智能、计算机网络等技术的发展，特别是i n t e m e t 迅速普及，对于a g e n t 的研究已成为信息科学领域研究的一个热点。到目前为止， 阻碍a g e n t 系统大规模应用的主要原因之一是缺乏完善的、专用的a g e m 开发平台。 传统语言在编制a g e n t 方面力不从心，新的面向a g e n t 编程语言( a o p ) 又处于原 型阶段，而近年来出现的a g e n t 开发工具应用面狭窄，且极不成熟。j a v a 以其与平 台无关性的独特优势在1 9 9 5 年一经推出，便受到计算机工业界的普遍关注。j a v a 的面向对象、安全性、可移植性、结构中立、多线程、动态等特性使其成为i n t e r n e t 编程的强大工具，同时也为创建a g e n t 系统提供了强有力的支持。 2 1a g e n t 语言现状分析衲 对a g e n t 语言的需求开始于2 0 世纪8 0 年代中期，9 0 年代初s h o h a m 提出了面 向a g e n t 程序设计( a o p ) 思想。他根据“基于计算的社会观点的一种新的程序设 计范式”实现了一个面向a g e n t 程序设计语言a g e n t 0 。在该语言中，a g e n t 由一 组能力、初始信念、承诺和承诺规则进行描述。a g e n t 0 只是一个原型系统，用以 说明a o p 的某些原理。一个更好的实现是1 9 9 3 年由t h o m a s 在其博士论文工作中 研究的系统p l a c a ( p l a n n i n g c o m m u n i c a t i o n a g e n t s ) 。p l a c a 的目的是为了克服 a g d 町o 的一些不足。如不能进行规划。但p l a c a 同样没有进入产品阶段，也只 是一个实验性语言。有许多现有语言可以对基于a g e n t 的应用程序进行原形构造， 但不能说它们都是a g e n t 语言，并不是所有的语言都能有效地实现智能a g e n t 提供 足够的功能。w o o l d r i d g e 和j e n n i n g s 认为，a g e n t 语言是一个可以用来编制符合a g e n t 理论家们所给出的概念的硬件和软件的计算机系统的语言，它应该包括与a g e n t 一 致的一些结构。一些学者总结了面向a g e n t 编程语言的适用标准：面向对象性、平 台独立性、通信能力、安全性和代码可操作性。依据这一标准，用面向对象语言( 如 s m a l l t a l k ，j a v a ，或c + + ) 更容易构造a g e n t ，而传统语言( 如p a s c a l ，c ，l i s p ，p r o l o g 等) 在这方面能力较弱。a g e n t 实体的概念与对象的概念较为相近：均由属性和方法 构成，均通过发送消息或唤醒方法相互通信，均使用典型的o o 概念，如继承、数 据封装。因此，面向对象开发方法与基于a g e n t 系统开发方法有着紧密的联系。j a v a 凭借平台独立性和安全性等优势，比起任何其它现有语言都更适合开发a g e n t 系统， 更符合面向a g e n t 编程语言的适用标准。 基予软件a g e n t 的岩土工程勘察信息系统设计匈实现第二章软件a g e n t 与j a v a 投术 2 2a g e n t 与基于a g e n t 系统 近年来，随着计算机网络以及基于网络的分布计算技术的发展，对于a g e n t 及 a g e n t 系统的研究，已逐渐成为计算机科学领域一个新的研究热点。a g e n t 这一概 念的产生、发展和应用极大地改变了人们对计算机系统尤其是计算机软件的理解和 认识，推动了计算机技术的发展以及计算机的推广和应用。基于a g e n t 系统代表了 一种新的方式和途径用于概念化、分析、描述和实现复杂、庞大的系统，因而体现 了一种新的软件开发范型。这种局面的出现，究其原因，无非有这些方面：其一， 应用需求的发展和激烈的市场竞争对常规的分布计算技术提出了新的问题。目前绝 大多数的i n t e r a c t 应用是建立在客户机，服务器计算模型基础上的，在这种计算结构 中，把数据管理与应用分开，这样不可避免地存在信息的供应者不能适时地将信息 主动提供给最需要的客户，信息的需求者及客户面对汪洋大海的网上信息，出现“信 息过载”和“资料迷向”两种问题。因此用户盼望出现一些能够协助其消化、寻找 所需信息的“软件助手”，逐渐能够实现由“人找信息”向“信息找人”的境界过 渡。其二，“人工智能”涵义的更新，推动了人们对人工智能的研究不断向a g e n t 技术方向发展。在人工智能研究中，人们提出了一种新的人工智能的定义：人工智 能是计算机科学的一个分支，它的目标是构造出能表现出一定智能行为的主体。所 以主体的研究应成为人工智能的核心问题。人工智能的本质是一种社会性的智能， 而不是脱离社会的人的生理性智能，所以对人工智能的研究必须深入到基于主体概 念的社会性智能研究，多a g e n t 系统应成为人工智能研究的主要对象。其三，人工 智能与网络技术的发展为a g e n t 技术的研究与发展提供了坚实的技术基础。今天的 网络应用及网络技术的发展为人工智能提供了一个真实的、动态变化的、相互联系 与影响的且难以精确预测的复杂信息环境，使得人工智能在现有技术基础上，有可 能集成在一些独立自主，协同工作的“智能a g e n t ”上，在网络世界里大显身手。 2 2 1a g e n t 技术1 4 1 1 5 1 a g e n t 技术来源于分布式人工智能( d a i ) 领域，它被誉为是“软件开发的又一 重大突破”、“软件界的革命”。那么，究竟什么是a g e n t 技术呢? a g e n t 是处于某个环境中的一个封装好的计算实体，它能够在该环境中灵活、 主动地活动以达到为它设计好的目标。它不仅能作用于自身，而且可以施动作于环 境，并能接收环境的反馈信息，重新评估自己的行为；同时，它能与其它a g e n t 协 同工作。a g e n t 系统放松了对集中式、非开放性、顺序控制的限制，提供了分布控 制、动态应急处理和并行处理。a g e n t 系统还可以降低软硬件的费用，提供更快速 的问题求解。 s 第二章软件a g e n t 岛j a v a 技术基于软件a g e n t 的岩土工程勘察信息瞩统设计与实现 a g e n t 具有如下技术特性： ( i ) 塞主牲。a g e n t 其专嚣予蔟鑫骞豹诗繁爨溪蠢弱帮予鑫奏行为控铡瓣规到， 能程光外界直接搽纵的情况下，根据其内部状态和感知到的( 於部) 弼= 境信惠，决 定和控制自身的行为； ( z ) 交互性。能与其它a g e n t 进行多种形式的交互，能有效地与其它a g e n t 协同 工作： ( 3 ) 反应性。能感知所处的环境，并对相关事件作出适时反应： ( 4 ) 主动性。能遵循承诺采取主动行动。表现出面向目标的行为。 随着a g e n t 技术的发展，其应用已不仅仅局限在人工智能领域，它在计算机软 件的各个方面都发挥着越来越重要的作用，尤其是在基于网络的分布计算领域：一 方面a g e n t 技术为解决新的分布式应用问题提供了有效的途径；另一方面，a g e n t 技术为全面准确地研究分布计算系统的特点提供了合理的概念模型。a g e n t 技术提 供了一种新的计算和问题求解的思路，具有许多优点： ( 1 ) 问题领域有着广泛性、繁杂性和不可预测性的特点。采用a g e n t 技术可以将 一个大而复杂的问题分解成许多较小、较简单的问题，使问题得以简化，这是因为 a g e n t 能够以灵活的、上下文有关的方式( 如交互性、反应性、主动性) 与外界进 行交互作用，而不是通过一些预先严格确定的接口函数； ( 2 ) 当问题领域涉及大量不同的问题求解实体( 或数据资源) ，而这些实体在物理 或逻辑上又是分布的，且需要相互协作以解决公共问题时，a g e n t 技术是一种有效 的选择。面向a g e n t 的技术为此类问题提供了自然的建模方法：现实世界的实体和 它们之间的关系可以直接映射成具有问题求解能力的a g e n t ，它们拥有自己的资源 以及协作求解问题的交互能力； ( 3 ) 多个 g e n t 可以组成一个合作的小组以完成特定的复杂任务，这些a g e n t 之 间能够协调相互之间的行为，协商以解决相互之间的冲突，相互合作以达到共同的 目标等；单个a g e n t 或一组a g e n t 可以单独进行开发，并且可以以增量方式动态地 加入到一个基于a g e n t 的系统中来，从而增强该系统的能力； ( 4 ) 每个a g e n t 都是面向功能需求而设计的，利用a g e n t 可以快速地搭建一个复 杂的应用系统，具有很好的可重用性。此外，a g e n t 的表示方式简单明了，软件的 功能可以从其名字的喻义上推敲出来。a g e n t 可以被人格化用以反映用户的偏好， 并代表用户与其它类似的a g e n t 交互： ( 5 ) 面向a g e n t 的软件开发方法是为了更确切地描述复杂并发系统的行为而采用 的一种抽象描述形式，与面向对象一样，是观察客观世晃及解决问题的一种方法。 但a g e n t 具有较强的自我控制的特点，比被动对象和主动对象有更好的封装性和模 块性。 6 熬乎软件a g e n t 的者土工程勘黎信息系统设计岛实现第二章软件a g e n t 与j a v a 技术 2 2 2 软件a g e n t l 6 软件a g e n t 技术能够以一种自然、高效的方式解决传统软件业中存在的问题。 与其它软件技术相比较，软件a g e n t 在解决传统软件业中存在的问题时具有如下所 述的优点：系统的数据、控制、专家知识和资源可以分布存储和处理。当问题领域 涉及到大量不同的数据资源，且这些资源在物理上或逻辑上分布并且需要相互协作 以解决问题时，a g e n t 技术是一种有效的选择。a g e n t 技术为此类问题提供了非常 自然的建模方法，即现实世界的实体和它们之间的关系可以直接映射为具有自治求 解能力的a g e n t ，它们拥有自己的资源和专家知识。此外，采用a g e n t 技术使数据 资源处于分布控制状态，数据的处理通常在本地进行，只需交换少量高层信息，减 少了数据交换内容，提高了系统效率。 2 2 3 信息a g e n t 基本功能1 6 1 人们通常把基于智能技术，能帮助用户搜集和找回信息，并能自动导入和组织 这些信息、形成一个用户独立完整的信息系统的软件称为信息a g e n t 。信息a g e n t 基本具有如下功能： ( 1 ) 智能搜索。根据用户需求到网上或不同的数据库中查找特定的信息； ( 2 ) 自动输入。对查找到信息能有序地自动输入至0 用户系统中； ( 3 ) 信息过滤。对重复或无用的信息能过虑和筛选； ( 4 ) 知识管理和发现。对检索到的信息作有效的描述和分门别类的整理，能提供 二次检索： ( 5 ) 移动和共享。用户在异地也能利用该系统，并且能和其他用户分亨系统中信 息。 图2 2 1 ：信息a g e n t 的技术框架 第二辩软件a g e n t 岛妇v 8 技术基于软件a g e n t 的岩土z 程勘察信息瑟统设诗与实现 2 2 4 基于a g e n t 系统h i 2 , 2 4 1 什么是基于a g e n t 系统 基于a g e n t 系统是指基于a g e n t 这一抽象、核心概念所建立起来的系统。a g e n t 概念、相关的技术和工具正被用于指导日益广泛的各种系统的开发，从规模较小的 e - m a i l 过滤器、信息检索器等，到复杂、庞大、开放、安全的系统，这些系统都基 于一个重要的概念：a g e n t ，并把这些系统视为基于a g e n t 系统。 2 2 4 2 基于a g e n t 系统的特点 ( 1 ) 计算实体的高度自治。高度自治主要体现在这样的软件系统的模块性、可维 护性、可重用性比传统的软件系统更好： ( 2 ) 计算实体的动态性。动态性是指系统中的a g e n t 驻留于一定的环境中，能感 知环境和反馈给环境： ( 3 ) 计算实体行为的并发性。a g e n t 的驻留性、反应性预示着a g e n t 的行为是并 发地发生的，从软件结构上看，a g e n t 是一个多线程的系统； 4 ) 计算实体行为的智能性。a g e n t 的主动性使a g e n t 表现出智能的行为，计算 机不再是人类的“佣人”，而将是人类不可缺少的“管家”； ( 5 ) 自然建模。a g e n t 概念对现实世界中的问题域和计算域分开，着重问题域结 构( 实体及实体之间关系) 的理解和解决问题的总方案的设计，不涉及任何软件实 现的细节，它是一种抽象的信息处理模型，可以把系统结构、实体行为和系统功能 统一在一个视图之下。 2 2 5m u i t - a g e n t 系统1 4 1 1 5 i m u l t i a g e n t ( m a s ) 系统是指一些a g e n t 通过协作完成某些任务或达到某些目 标的计算系统。单个a g e n t 的能力是有限的，但可以通过适当的体系结构把a g e n t 组织起来，从而弥补各个a g e n t 的不足，使整个系统能力超过任何单个a g e n t 的能 力。因此，某些系统中可能存在多个相互交互作用的a g e n t ，而构成m u l t i a g e n t 系统。这样的系统表示一个应用领域或者一个问题需要多个问题求解实体，这种系 统具有传统分布、并发问题求解的优点，同时具有复杂的交互模式。因为它往往涉 及到多个a g e n t 之间的相互合作、协同、协商、竞争等问题的分析和讨论以及与之 相关的复杂交互模式。 m u l t i a g e n t 系统除了具有个体a g e n t 的基本特性外，还具有以下特性： ( 1 ) 社会性。a g e n t 可能处于由多个a g e n t 构成的社会环境中，a g e n t 拥有其它 a g e n t 的信息和知识，并能通过某种a g e n t 通讯语言与其它a g e n t 实施灵活多样的 交互和通讯，实现与其它a g e n t 的合作、协同、协商、竞争等等，以完成其自身的 基于软件a g e n t 的岩土工程勘察信息系统设计岛实现第二章软件a g e n t 与j a v a 技术 问题求解或者帮助其它a g e n t 完成相关的活动。例如空中交通管制系统中，多个 a g e n t 飞辊、壤场、气象部门、控裁孛等) 霉要稳麓会终羧共嚣宪藏飞捉豹骛 制任务； ( 2 ) 自治性。在m u l t i a g e n t 系统中一个a g e n t 发出服务请求后，其它a g e n t 只 同时具备提供此服务的能力与兴趣，才能接受动作委托。因此，一个a g e n t 不能强 制另一个a g e n t 提供某项服务； ( 3 ) 协作性。在m u r i - a g e n t 系统中，具有不同目标的各个a g e n t 必须相互工作、 协同、协商未完成问题的求解，通常的协作有：资源共享协作、生产者，消费者关系 协作、任务，子任务关系协作等。 2 2 6a g e n t 应用 2 2 6 1 基于a g e n t 系统的应用特点 4 1 ( 1 ) 开放式系统的开发。基于a g e n t 系统为开发式系统中系统没有确定边界、系 统成分动态变化等问题的求解提供了一种自然、有效的途径； ( 2 ) 复杂系统的开发。当一个大问题特别庞大、复杂甚至不可预测时，应将问题 模块化、抽象化，基于a g e n t 系统提供了强有力的抽象工具和问题求解方式； ( 3 ) 智能计算机系统的开发。如果计算机要深入地应用到家庭、办公室、娱乐等 领域，那么用户对计算机的可操作性和友好性将提出更高的期望和要求，基于a g e n t 系统中计算实体行为的智能性、动态性等特征为开发智能计算机系统提供了可能； ( 4 ) 数据、控制和资源等分布的系统开发。基于a g e n t 系统提供了一种自然的方 式用于对分布式系统的建模，能有效地解决多个不同问题求解实体之间相互交互， 从而达到最终求解这样一类系统的开发问题； ( 5 ) 已有软件系统的重用。在基于a g e n t 系统中，将现有软件系统包装成基于 a g e n t 系统，每个基于a g e n t 系统都有其特定的资源和能力，一个a g e n t 可以通过 任务代理或者请求来动态、间接地从其它基于a g e n t 系统中获得相应的功能和能力， 不需再一次开发能力齐全的软件系统。 2 2 6 2 基于a g e n t 系统的应用现状 近年来，经过专家们的努力，a g e n t 在理论和应用方面已经取得了一些成果， 这些成果主要体现在工业、商业、游戏、医疗保健、军事等领域的应用系统的丌发。 1 8 1 1 9 1 ( 1 ) 工业领域。基于a g e n t 系统在工业领域中典型应用有：制造业( 如y a m s ： y e ta n o t h e rm a n u f a c t u r i n gs y s t e m 生产管理和控制系统) 、过程控制( 如a r c h o n 系 统) 、电讯业务( g r i f f e t h & v e l t h u n s e n 系统) 、空中交通管制( 如o a s i s 系统) 、运 输管理系统等； 9 第二章软件a g e n t 岛j a v a 技术 基于软件a g e n t 的岩土工程勘察信息系统设计与实现 ( 2 ) 商业领域。蕊予a g e n t 系统在商业领域中的典型应糟有：信息管理( 如i n t e r a c t 技零孛m a r i m s ，w a r r e n 亵数管理系统，w e b m a t 个人动手a g e n t ) 、毫子商务 ( 电子商场k a s b a h ，b a r g a u n f i n d e r 寻找最廉价的商品，j a n g o 个人贿物助手) 、商、监 过程控制等； ( 3 ) 游戏领域。基于a g e n t 系统在娱乐方面的典型应用有：游戏( 计算机游戏) 、交 互式戏剧和电影等； ( 4 ) 医疗保健领域。基于a g e n t 系统在医疗保健领域中的典型应用有g u a r d i a n 病人监护系统等。 2 3 基于j a v a 的开发环境 2 3 1j a v a 开发环境简介嘲 随着a g e n t 商业化的趋势越来越明显，大批研究机构和商业组织纷纷推出自己 的a g e n t 开发工具。这些工具的出现加快了a g e n t 创建进程，为a g e n t 走向市场奠 定了基础。表2 列出一些著名的开发环境，它们基本上都是用j a v a 写成的。 表2 3 1 ：几种基于j a v a 的开发环境 开发环境名称 开发者 a g e n t 特性a g e m 智能性 安全机制 a g l e t s i b m 较弱可配置的j a v a 自主 安全管理器 f t ps o f t w a r ef t ps o f h v a r e自主、移动 不具备推理和用户口令确 a g e n tt e c h n o l o g y 学习能力 烈，r c 2 ，d e s t e c h n o l o g y v o y a g e r o b j e c t s p a e c自主、移动 不具有a i 智能安全管理器 i n e 标准 o d y s s e y g e n e r a l 移动不具有a i 智能标准j a v a 安全 m a g i c 标准机制 j a t l i t es u m f o r d自主 不具有a i 智能 a g e m 名和口 u n i v e r s i t y 多a g e n t 标准 令验证 i n f o s t e u t hm c c自主、合作具备基于规则 使用小应用程 推理能力 序安全机制 g r a s s h o p p e r g m d自主、移动较弱 主要是基于 f o k u s j a v a 安全机制 1 k v + + g m b h 基于软件a g e n t 的岩土工程勘臻倍息系统设计麓实现第二章软件a g e n t 与j a v a 技术 借助j a v a 姻特点，上述开发环境在移动性、安全性方面比较完管，而智能性则 较弱。一些王爨审萼l 入基于援巅瓣接理，织均来涉及学习能力。鉴予j a v a 在磐筢稳 序设计方面的一定优势，这些不足是容易得到改进的。 j a v a 内置的线程支持使得自主性可以容易地实现，其串行化和远程方法调用为 移动a g e n t 构建提供了强有力的支持。此外，j a v a 的面向对象编程特性也使各种人 工智能算法可以方便地纳入a g e n t 开发中。j a v a b e a n 体系更利于创建a g e n t ，如果 将来赋予j a v a b e a n 移动能力的话，j a v a 结合j a v a b e a n 有可能成为强大的a g e n t 开 发平台。随着j a v a 技术的发展，j a v a 必将更深入地推广到a g e n t 的研制中去，其应 用前景十分广阔。 2 3 2d a v a 平台开发技术i 坤1 当前企业信息系统应用呈现出分布、异构、开发、集成、协同、交互等特点。 在企业分布式应用系统的开发中，越来越多的系统开始采用基于j a v a 平台的多层体 系结构的方案。s u n 公司推出的j 2 e e ，主要包括j s p 、s e r v l e t 、e j b h e 和x m l 等 技术和规范，为企业应用的开发提供了从客户层到w e b 服务层到业务逻辑层的全方 位的技术支持。j a v a 平台面向对象，操作平台的无关性、安全性、健壮性、可移植 性、中性等优点，成为网络应用程序开发的首选技术。j a v a 技术在网络上应用很广 泛，其中s e r v l e t j s p 是开发j a v a 服务器端应用程序的重要技术，而e j b + s e r v l e t + j s p 几乎成为电子商务的开发标准。而多层体系结构分担了服务器的一些功能和负荷， 能使服务器实现负荷均衡，分工明确，使用和维护容易的优点，也有广泛的应用空 间。 2 3 2 1 服务器端动态开发技术简介 i n t e r e n e t 作为世界范围内重要的通讯网络手段，为人们提供了发布共享信息的 功能，与此同时，作为信息发布的开发技术也不断出现。在客户端方面，一些能为 用户提供更高级功能的程序逻辑，如j a v a s c r i p t ，v b s e r i p t ，或者嵌入式的软件组件 ( p l u g - - i n s ) ，如j a v aa p p l e t ，j a v a b e a n ，a c t i v e xc o n t r o l s 等，加入到浏览器中， 为客户端的实时动态交互提供了方便。在服务器端，先后出现了各种脚本运行环境， 如c g i ，i s a p i ，a s p ，p h p ，j s p 等，这些技术各有优缺点，但都可为用户提供信 息发布的交互性和实时性。这些技术可以将一个h t t p 请求发送到一个可执行应用 程序中，而不是一个静态的h t m l 文件，实现了信息的动态发布和实时交互。 2 3 2 2j a v a 服务器开发技术 对于三层的w e b 应用系统，j a v a 平台分别提供了不同的开发技术支持。在浏览 器端，支持标准的基于h t m l h r r p 协议的浏览器作为前端，通过x m l 还可以支 持更丰富的浏览器前端系统，如w a p 设备。对于浏览器的编程开发，可以使用 第= 章软件a g e n t 与j a v a 技术 基于软件 g e n t 的岩士工程勘察信息累统设计与实现 j a v a s e r i p t 脚本语裔，对于更复裂的客户端程序还可以使用j a v aa p p l e t 实现。在服 务器壤，j a v a 壤爝s e r v l e t ，j s p ，j a v a b e a n ，瑷及x m l 鼓零提供充分熬凌态w e b 应用开发功能，程间后台数据麾系统的连接中可以使用j d b c 技术来连按。 谯使用j a v a 技术开发w e b 应用程序的过程中，j a v a 服务器应用稷序设计技术 框架如图2 3 1 所示： 图2 3 1 ：j a v a 服务器应用程序设计技术框架 2 3 2 3j s p 技术 j s p 是基于j a v a 的技术，是支持跨平台的动态网页。在传统的网页h t m l 文件 中加入j a v a 程序片段( s c r i p t l e t ) 和j s p 标记( t a g ) ，就构成了j s p 网页( * d s p ) 。 w e b 服务器在遇到访问j s p 网页的请求时，首先执行其中的程序片段，然后将执行 结果以h t m l 格式返回客户。程序片段可以操作数据库，重新定义网页，发送e _ m a i l 等，这就是建立动态网站所需的功能。所有程序操作都在服务器端执行，网络上传 送给客户端的仅是得到的结果，对客户浏览器的要求最低，可以实现无p l u g i n ，无 a e t i v c x ，无j a v a a p p l e t ，基于无f r a m e 。 j s p 可以访问可重用的组件，如s e r v l e t ，j a v a b e a n 和基于j a v a 的w e b 应用程 序，还可以在w e b 页面中直接嵌入j a v a 代码。j s p 有两种访问格式： ( 1 ) 请求一个j s p 文件。j s p 文件将访问b e a n 或其他能生成动态内容并发送到浏 览器的组件，如图所示。当w e b 服务器接收到一个j s p 文件请求时，把请求发送到 j s p 引擎。j s p 引擎对j s p 文件进行语法分析并生成j a v a 源文件，这种源文件被转 换成s e r v l e t 然后编译执行。j a v a 源文件和编译仅在初次调用s e r v l c = t 时进行，只要 没有更新原j s p 文件，以后不需重新编译。 图2 3 2 ：浏览器发送j s p 文件请求 基予软件a g e n t 的岩土工程勘察储息系统设计岛实现第二章软件a g e n t 与j a v a 披术 ( 2 ) 请求一个s e r v l e t 。客户端直接请求个s e r v l e t 来生成动态内释，并调用j s p 文转褥蠹容发送熨溅夔器，懿强嚣暴。该淀润模型褥内褰生残部分从恣容显示中分 离了出来。j s ps 擎采用h t t ps e r v i c e r e q u e s t 对象和h t t ps e r v i c e r e s p o n s e 对象的一 热方法，通过s e r v l e t 将一个对象放入请求对象中，并