空间信息系统原理12-1

1.随着计算机网络、计算机通信等技术的发展，对智能体和多智能体系统的研究已经成为人工智能研究的热点。代理技术提供了一种新的计算和解决问题的方式，主要是因为基于代理的系统有许多优点。代理提供了一种远程智能编程的方法。多智能体系统放松了对集中、计划和顺序控制的限制，提供了分散控制、应急和并行处理。多代理系统可以降低软件或硬件成本，并提供更快的问题解决。1.1、代理的概念，什么是代理？代理没有统一和明确的定义。智能体的概念来源于分布式人工智能领域。它是分布式人工智能的一个基本术语，也是人工智能的一个雏形。总结国内外对Agent的各种研究，我们发现不同的研究者在各自的系统中赋予Agent不同的结构、内容和能力，便于在各自的特定方向上进行深入研究。然而，在分布式计算领域，人们通常把一个在分布式系统中持续自主发挥作用的活的计算实体称为Agent: 1.1 Agent概念。1.自治代理有自己的计算资源和行为控制机制。它可以根据自身的内部状态和感知到的环境信息来决定和控制自己的行为，而无需外界的直接操纵。2.交互式代理可以灵活地与其他代理(包括人)交互，并使用代理通信语言来有效地与其他代理协作。3.反应代理能够感知环境并对相关事件做出及时响应。4.主动代理可以遵循承诺并采取积极的行动，表现出目标导向的行为。在主流分布式计算领域被人们广泛接受的Agent概念，就是具有上述四个特征的计算实体。在系统或应用设计中引入代理技术可以适应计算机支持的协同工作等应用需求，使系统具有以下特点：系统实体具有感知环境变化的能力；系统实体可以积极地反映外部世界的变化；通过系统实体的协作提高系统的并行能力，可以为用户提供个性化服务；1.2代理结构：代理的结构描述了基本组件及其功能、每个组件的连接和交互机制、如何通过感知的内部和外部状态来确定代理应该采取的不同动作的算法，以及代理的行为对其内部状态和外部环境的影响等。目前，人们提出的Agent结构大致可以分为以下三类。1.这种结构的特点是代理包含一个显式的世界符号模型。智能体的决策是通过基于模板匹配和符号运算的逻辑(或准逻辑)推理做出的，正如人们在经过“仔细考虑”后做出决策一样，因此被称为谨慎结构。这种结构在分布式人工智能领域占主导地位。这种结构的特征在于，代理包括感测内部和外部状态变化的传感器、响应相关事件的一组过程、以及根据传感器对某些过程的激活而执行的控制系统。主体的活动是由于来自内部和外部的某种“刺激”而发生的，所以它被称为反应建筑。这种结构在当前主流分布式系统中占主导地位。3.混合体系结构该体系结构的特点是代理包括两个子系统：谨慎子系统和反应子系统。通常这两个子系统是分层的，前者是基于后者。这种结构的研究和实验目前在人工智能领域非常活跃，相关结果将直接影响分布式系统中Agent应用功能的增强。1.3代理环境，对于以上三种代理结构，分别有相应的环境支持。1.面向谨慎结构的支持环境这种支持环境通常基于知识系统支持技术和主流网络计算技术，并进一步提供代理编程语言和代理通信语言等工具。2.面向反应式结构的支持环境这种支持环境通常基于分布式对象技术。由于反应代理的结构与对象的结构非常相似，反应代理可以通过使用带有特殊控制器的对象来实现。这种支持环境为各种控制器提供了框架，以及基于框架的代理定义和生成工具。3.混合结构的支持环境这种支持环境基于分层分布式对象技术和知识系统技术。目前，实现Agent的方法主要有四种：1 .分布式对象技术尽管代理和对象具有不同的能力和不同的表达方式，但代理和对象都属于对象的概念范畴，可以看作是“对象行为引擎”。主动服务机制可以通过纵向或横向扩展来实现，使得具有自主性、交互性、响应性和主动性的Agent可以方便地在分布式对象环境中实现。从主流分布式计算技术和应用的角度来看，开发支持多代理应用系统的分布式对象技术将是一项非常有意义的工作。当然，使用分布式对象技术来构建代理系统也有一定的局限性：这种方法只适用于构建特定的代理系统，不适用于代理开发环境。该方法构建的系统只能适用于特定的软硬件平台，构建方法和技术复杂，普通人员难以掌握。JAVA语言JAVA是一种简单的面向对象、分布式、健壮、安全、独立于平台、可移植、高性能、多线程和动态解释编程语言。JAVA不仅是一种编程语言，也是一种网络操作系统，它可以依赖于不同的操作系统。移动代理系统可以利用JAVA的移动代理技术来构建。可以说，JAVA是一个代理开发环境。目前，程序的开发模式从整体向组件过渡。尽管JAVA本身是一种跨平台开发语言，但它在集成不同语言的组件方面也有很大的优势，但由于其跨平台的特性，其致命的弱点之一就是速度慢。目前，已有许多基于JAVA的代理系统，如通用魔术的奥德赛、三菱的康科迪亚、对象空间的航海家和IBM的内存代理。1.4代理实现技术。3.脚本语言脚本语言是一种解释性的程序开发语言。它本身就是一个分布式计算平台。当集成以不同语言实现并分布在不同主机和操作系统中的组件时，它具有其他语言无法比拟的优势。更重要的是，它接近用户熟悉的问题领域，并且容易被不同级别的用户掌握。Tcl语言(ToolCommandLanguage)就是这样一种解释性的面向对象脚本语言。它与网络技术和代理技术紧密结合，代码开放，易于扩展。这是当今脚本开发的主流方向。目前，许多研究人员已经扩展了Tcl语言，以便能够方便地构造代理，其中包括达特茅斯学院的AgentTcl和UMBC的TKQML/Tk。像JAVA一样，脚本语言的弱点之一是速度慢。此外，不同领域的应用程序需要分别扩展脚本。面向代理的编程语言(AOPL)是一种新的编程语言，它为代理通信提供了一些高级原语，是一种面向人工智能领域的代理开发环境。然而，AOPL仍处于试验阶段，离付诸实践还有很长的路要走。1.5代理技术的优势及其最重要的贡献在于它提供了一种全新的软件工程思想。它为分布式系统的构建提供了清晰的概念和思路。当然，代理技术也带来了软件系统能力的提高。这里能力的提高包括两个方面：一是能力的提高，如合作；另一个是能力的增强，例如由并行和移动带来的效率提高。1.代理是系统中的独立实体。它可以感知系统的环境并对环境的变化做出反应。与系统中只能通过消息、过程或方法调用引起的实体的正常响应相比，响应得到了极大的提高。1.5代理技术的优势1.5代理可以在系统中进行自我定制，并且随着自身的运行或环境的变化，它可以增强或削弱自身很好地适应环境的能力。这是对通常系统的一个重大改进，在通常系统中，如果实体想要改变，就必须重新设计或重新编码。3.在设计系统时，没有必要从全局出发，把系统设计作为一个整体来考虑。系统的功能可以划分为不同的代理，然后可以仔细考虑每个代理的设计和实现。这样，可以避免由于系统设计中的疏忽而导致的系统崩溃，并且系统功能的扩展变得非常简单。1.5代理系统示例下面描述几个代理系统示例：地理代理北京大学人工智能实验室的地理代理系统是一个基于DCOM的面向地理信息系统的代理系统。地理代理系统由代理服务器和五种类型的代理组成，即：代理入口、服务商/代理服务器、代理、总代理和特殊代理。所有代理都是基于代理基类构建的。代理基类是一个基于DCOM和多线程的对象。它主要由消息通信系统、消息分类处理器、线程管理器、代理实例管理器和响应结果管理器组成。在地理代理原型系统的实现中，使用了大量的线程。由于线程可以创建线程，同一进程的多个线程属于同一个用户，它们可以并行执行，相互之间可以紧密协作，因此多线程是实现地理代理控制系统的核心技术。此外，线程有几个状态，如运行、挂起、就绪和终止，这可以有效地利用CPU资源。1.5代理系统实例，在地理代理系统中，为了提高效率，采用多线程并发事务处理。例如，代理通过消息处理线程对收到的消息进行分类和处理，并且消息处理线程在具体处理每条消息时具有不同的策略。它可以直接处理消息，也可以重新启动多个线程来专门处理消息。因此，这里需要处理多线程之间的同步。采用DCOM机制实现地理代理系统，无论从实现过程还是实现难度来看，都是令人满意的。然而，也存在一些问题。主要是：很难实现真正的流动性。地理代理采用的移动性策略使得代理的粒度很小，并且代理很多。每种类型的代理都需要一个占用更多资源的服务器。DCOM结构复杂，难以掌握。普通用户很难开发新的代理；注册：作为DCOM，代理需要在DCOM图书馆注册才能使用，代理本身需要在代理系统注册。1.5代理系统实例、促进者代理、模态代理、注册表、交互通信语言、自然语言理解、元数据解释、操作系统架构(OAA)、OAACharacteristics、Open:可扩展：分布式：并行：移动：高级：多模态：代理扫描创建、多种语言和接口withexistingsystemsagentscanbeaddorreplaceddynamicalagentssarespread当然，不同领域的专家对Agent有不同的理解和定义。对我们来说，在分布式地理信息系统中引入代理技术的目的是降低分布式地理信息系统的复杂性和建设难度，解决地理信息系统应用领域中的网络地理空间信息服务功能和协作问题，提高分布式地理信息系统的服务能力和服务效率。代理技术主要应用于分布式地理信息系统的以下几个方面：1 .应用领域的合作：地理信息系统应用领域的许多任务需要合作来完成。利用智能体的协作，开展地理信息系统应用领域的协作研究；1.6代理技术在地理信息系统中的应用，2。服务领域的服务合作：与应用领域略有不同。服务领域的服务合作是为了更好地提供地理信息系统服务，提高服务效率。3.服务领域的数据并行和